イネ無胚乳変異体の解析による多核胚乳形成機構の解明

• 研究課題/領域番号: 25450005
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 遺伝育種科学
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 服部 束穂 名古屋大学, 生物機能開発利用研究センター, 教授 (10164865)
• 連携研究者: 長戸 康郎 東京大学, 名誉教授 (10143413)
• 研究協力者: 加藤 大和 ; 黒谷 賢一 ; 宮田 康弘
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2015年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2014年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2013年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
• キーワード: 胚乳 / 穀類 / 核 / イネ / 多核細胞 / 細胞分裂 / アリューロン細胞 / デンプン性胚乳 / シンシチウム / 種子 / 染色体

研究成果の概要

多くの被子植物の種子形成過程では、重複受精によって生じた胚乳原核は細胞質分裂を経ない核分裂により多核胚乳形成する。イネでは数千個の核をもつ多核胚乳が形成される。
このようなイネ胚乳初期発生の制御メカニズムに関する知見を深めるために、成熟種子においては胚乳組織が欠損しているイネの無胚乳変異体enl2の解析を進めた。その結果enl2変異体は多核胚乳期おける染色体分離や核の離散に異常を示すことが明らかになった。さらに変異の原因遺伝子候補を次世代シーケンサで同定したところ、クラミドモナス等の生物で核膜融合や減数分裂にも機能するとされるタンパク質に類似したタンパク質をコードする遺伝子が浮かび上がった。

研究成果

• [雑誌論文] The Arabidopsis transcription factor NAI1 is required for enhancing the active histone mark but not for removing the repressive mark on PYK10, a seedling–specific gene upon embryonic-to-postgerminative developmental phase transition. (2015)
  • 著者名/発表者名: Yoshii, M., Yamamoto, A., Kagaya, Y., Takeda S. and Hattori, T.
  • 雑誌名: Plant Signal. Behav. 巻: 10 号: 12 ページ: e1105418-e1105418
  • DOI: 10.1080/15592324.2015.1105418
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rice SNF2 family helicase ENL1 is essential for syncytial endosperm development. (2015)
  • 著者名/発表者名: Tomomi Hara, Hirokazu Katoh, Daisuke Ogawa, Yasuaki Kagawa, Yutaka Sato, Hidemi Kitano, Yasuo Nagato, Ryo Ishikawa, Akemi Ono, Tetsu Kinoshita, Shin Takeda, Tsukaho Hattori
  • 雑誌名: The Plant Journal 巻: 81 号: 1 ページ: 1-12
  • DOI: 10.1111/tpj.12705
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Cell-by-cell developmental transition from embryo to postgermination phase revealed by heterochronic gene expression and ER-body formation in Arabidopsis leafy cotyledon mutants. (2014)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto, A., Yoshii, M., Murase, S., Fujita, M., Kurata, N., Hobo, T., Kagaya, Y., Takeda, S. and Hattori, T.
  • 雑誌名: Plant & Cell Physiology 巻: 55 号: 12 ページ: 2112-2125
  • DOI: 10.1093/pcp/pcu139
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] BRU1 maintains configuration of the euchromatic subchromosomal domain in the nucleus of Arabidopsis. (2014)
  • 著者名/発表者名: Ohno, Y, Nishimura, T., Hattori, T., and Takeda, S.
  • 雑誌名: Plant Mol. Biol. Rep. 巻: 32 号: 1 ページ: 19-27
  • DOI: 10.1007/s11105-013-0596-x
  • 査読あり
• [雑誌論文] 種子形成シナリオの分子遺伝学 (2013)
  • 著者名/発表者名: 伊藤純一、佐藤豊、桧原健一郎、服部束穂、岩崎行弦
  • 雑誌名: 育種学研究 巻: 15 ページ: 128-133
  • NAID: 10031191382
• [学会発表] アリューロンが多層化するイネ胚乳変異体abnormal aleurone layer 1 (aal1) の解析. (2015)
  • 著者名/発表者名: 加藤大和、深井麻央、黒谷賢一、佐藤豊、北野英己、長戸康郎、小林裕子、小林一成、武田真、服部束穂
  • 学会等名: 日本育種学会第128回講演会
  • 発表場所: 新潟
  • 年月日: 2015-09-11
• [学会発表] イネ胚乳発生異常変異体endosperm defective 1 (end1)の原因遺伝子はシキミ酸経路初発酵素をコードする. (2015)
  • 著者名/発表者名: 黒谷賢一、加藤大和、高藤良典、小林裕子、小林一成、佐藤豊、桧原健一郎、長戸康郎、北野英己、In-Sun Yoon、武田真、服部束穂
  • 学会等名: 日本育種学会第128回講演会
  • 発表場所: 新潟
  • 年月日: 2015-09-11
• [学会発表] Characterization of rice seed mutants --- toward identification of mutated loci using NGS. (2014)
  • 著者名/発表者名: 1.Kurotani, K., Katoh, H., Suzuki, T., Kobayashi, Y., Kobayashi, Sato, Y., Nagato, Y., Kitano, H., Yoon, I.S., Takeda, T. and Hattori, T.
  • 学会等名: XII France-Japan Workshop on Plant Science 2014 -Plant Responses to Environment
  • 発表場所: Tokyo
  • 年月日: 2014-10-27 – 2014-10-29
• [学会発表] Rice ENDOSPERMLESS1, an SNF2 family chromatin remodeling helicase, plays an essential role in nuclear proliferation during syncytial endosperm development in rice. (2014)
  • 著者名/発表者名: 2.Katoh, H., Hara, T., Ogawa, D., Kagaya, Y., Sato, Y., Kitano, H., Nagato, Y., Ishikawa, R., Ono, A., Kinoshita, T., Kruotani, K., Miyata, Y., Nishio, M., Kojima, S., Takeda, S. and Hattori, T.
  • 学会等名: XII France-Japan Workshop on Plant Science 2014 -Plant Responses to Environment
  • 発表場所: Tokyo
  • 年月日: 2014-10-27 – 2014-10-29
  • 招待講演
• [学会発表] 種子休眠と発芽 --- 胚成長の停止と再開という視点から (2014)
  • 著者名/発表者名: 加賀谷安章、脇坂恵、加賀谷道子、岩田昇悟、加藤大和、山本章子、武田真、服部束穂
  • 学会等名: 第55回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 富山
  • 招待講演
• [学会発表] カルスからの再分化過程に異常を示す新規エピ変異体の探索 (2014)
  • 著者名/発表者名: 西村泰介、山本章子、武田真、服部束穂
  • 学会等名: 第55回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 富山
• [学会発表] イネの胚乳形成について (2013)
  • 著者名/発表者名: 服部束穂
  • 学会等名: 第34回種子生理生化学研究会年会
  • 発表場所: 箱根
  • 招待講演