| 研究課題/領域番号 |
22K05779
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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40030:水圏生産科学関連
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
宇治 利樹 北海道大学, 水産科学研究院, 助教 (00760597)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022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)
2024年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2023年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
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| キーワード | アマノリ / 植物ホルモン / C/Nバランス / 1アミノシクロプロパンカルボン酸 / 有性生殖 / 炭素・窒素代謝 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
気候変動などの影響により、安定的な海苔生産が厳しくなることが予想されており、多収性や色落ち耐性、高水温耐性といった新たな海苔の品種が望まれている。今までの研究成果から、1-アミノシクロプロパンカルボン酸(ACC)が成熟を促進させる一方、生長を抑制させることが分かったが、ACCのシグナル伝達系を阻害することで、生長抑制が回復することを明らかにしている。またACCを処理することで高温耐性が向上することも分かっている。そのため、これらの生理作用の根幹に関わると予想されるACCのC/N調節機構を明らかにすることで、多収性やストレス耐性株といった新たな海苔の有用品種作出に向けた基礎的知見が期待される。
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| 研究実績の概要 |
本研究では、水産重要種であるスサビノリを材料とし、植物ホルモンの1種であるエチレンの前駆物質、1-アミノシクロプロパンカルボン酸(ACC)がどのような機構により、生体内の炭素と窒素のバランス（C/Nバランス）を制御し、生長、生殖、ストレス応答などをコントロールしているかを明らかにすることを目的としている。
昨年度は、ACC処理した糸状体における網羅的な遺伝子発現解析から、ACCで応答する遺伝子群を明らかとした。その結果、セリンプロテアーゼやメタロプロテアーゼといったタンパク質分解に関わる酵素遺伝子の発現や小胞輸送に関与する遺伝子の発現が顕著に増加する一方で、光合成関連遺伝子の発現が減少することが分かった。また、アミノ酸の中でも分岐鎖アミノ酸は、下流の異化産物をTCAサイクルに供給し、エネルギーを生成することが知られているが、これの分解に関わる分岐鎖α-ケト酸脱水素酵素複合体を構成する酵素遺伝子の発現が増加していた。そこで、糸状体でのACC処理時の遊離アミノ酸の変動を調べたところ、ACC処理に伴って、分岐鎖アミノ酸を含むいくつかのアミノ酸の含有量が減少することが分かった。以上のACC応答発現パターンは植物の老化時に見られる遺伝子発現パターンと類似しており、異化作用がACCによって促進され、窒素の再分配が引き起こされた可能性が考えられた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
海藻におけるACCの役割は不明な点が多いが、スサビノリ糸状体でのACCの役割として、老化に類似した生理応答を促進する可能性が明らかとなった。植物ではACCではなく、そこから生成されるエチレンが老化の植物ホルモンとして古くから知られているが、海産紅藻であるスサビノリでは、エチレンの前駆物質であるACCに老化様の促進作用がある可能性が分かり、植物ホルモンの進化を考える上で興味深い。
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| 今後の研究の推進方策 |
ACC処理したスサビノリ葉状体と糸状体の藻体内のC/N比を測定するとともに、C/Nバランスを制御する遺伝子である、グルタミン合成酵素（GS）やグルタミン酸脱水素酵素（GDH）などの発現パターンを比較する。さらに、GSやGDHの遺伝子発現制御がどういったものなのかを、特にエピジェネティクスの観点から解析する予定である。また、植物では老化時で起きる現象は長時間の暗期培養時にも起きることが知られているため、スサビノリにおいてもこれに似た現象が起きるのかを確かめるために、糸状体を長時間暗期培養したときの遺伝子発現解析を行い、ACC処理時の遺伝子発現パターンと比較する予定である。
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