| 研究課題/領域番号 |
21K06232
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分44030:植物分子および生理科学関連
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| 研究機関 | 金沢大学 (2023)
広島大学 (2021-2022) |
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研究代表者 |
小塚 俊明 金沢大学, 生命理工学系, 特任准教授 (20402779)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 260千円 (直接経費: 200千円、間接経費: 60千円)
2022年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2021年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
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| キーワード | 老化 / エチレン / フィトクロム / クリプトクロム / PIF / ACS / 葉老化 / 光応答 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
植物の老化は栄養リサイクルのための能動的なプログラム細胞死であり，植物の重要な環境応答機構の１つである．特に，暗黒下におかれた葉では老化が誘導されることによりクロロフィルが速やかに分解され栄養素として回収される．暗黒条件において老化を促進する植物ホルモンの一種，エチレンの合成が大きく増加する．エチレン合成の律速酵素遺伝子 ACSの発現が暗黒条件で上昇するが，その転写活性化の分子機構は不明な点が多く残されている．本研究では，シロイヌナズナを用いて暗黒下においてエチレン増加に必要なACS8遺伝子の転写制御機構を解明する．さらに，葉老化におけるエチレン合成とエチレン受容の役割について明らかにする．
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| 研究成果の概要 |
植物の老化は能動的なプログラム細胞死であり、重要な環境応答機構の一つです。特に、光合成を行う本葉は日陰に長期間置かれると老化が誘導され、細胞内小器官やクロロフィルが分解されて葉色が黄変します。分解産物は新たな窒素栄養源として再利用されます。植物は複数の光受容体によって光環境の変化を識別しますが、光受容体下流における老化制御機構の詳細は不明な点が残されて。本研究では、フィトクロムとクリプトクロムがエチレン合成を制御するメカニズムを解析しました．その結果，フィトクロムB下流因子PIFによるエチレン合成酵素遺伝の転写制御や、クリプトクロム2のシグナル伝達機構が明らかになりました。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
この研究は、フィトクロムとクリプトクロムがエチレン合成を制御し、植物の老化を調節するメカニズムを解明しました。特に、フィトクロムB下流因子PIFがエチレン合成酵素遺伝子を制御し、クリプトクロム2が青色光応答で葉老化を抑制することを明らかにしました。これにより、光環境を管理しエチレンシグナリングを調整することで、作物の老化を遅らせ、収穫量の増加や品質維持が可能となります。また、気候変動に強い作物の育成や収穫後の損失を減少させ、食糧安全保障の強化にも貢献します。この知見を活用することで、農業生産の最適化が図られます。
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