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イネ澱粉集積抑制酵素変異体における高二酸化炭素・高温応答メカニズムの解明

公募研究

研究領域植物生態学・分子生理学コンソーシアムによる陸上植物の高CO2応答の包括的解明
研究課題/領域番号 24114705
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 生物系
研究機関新潟大学

研究代表者

三ツ井 敏明  新潟大学, 自然科学系, 教授 (70183960)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2014-03-31
研究課題ステータス 完了 (2013年度)
配分額 *注記
25,220千円 (直接経費: 19,400千円、間接経費: 5,820千円)
2013年度: 12,610千円 (直接経費: 9,700千円、間接経費: 2,910千円)
2012年度: 12,610千円 (直接経費: 9,700千円、間接経費: 2,910千円)
キーワードデンプン / 環境対応 / 高CO2濃度 / 高温 / イネ / ヌクレオチドピロホスファターゼ / 糖タンパク質 / NPP1 / 高CO2濃度 / NPP1
研究概要

(1)イネ糖タンパク質のプラスチド局在化機構:イネプラスチド糖タンパク質であるヌクレオチドピロホスファターゼ/ホスホジエステラーゼ1(NPP1)におけるN-結合型糖鎖の結合部位をアーモンドグリコペプチダーゼA/nLC-MS/MSを用いて解析し、326NTTと579NHSが糖鎖結合部位であることが分かった。イネおよびアラビドプシス緑葉から葉緑体をパーコール密度勾配遠心法により単離し、葉緑体N-グライコームをグライコブロッティング/MALDI-TOF-MS法を用いて解析したところ、イネ葉緑体N-グライコームはアラビドプシスのそれに比べ量的・質的に複雑であることが示唆された。
(2)イネ澱粉集積抑制酵素変異体の体温および光合成能に及ぼす高CO2・高温環境の影響: NPP1遺伝子の生理機能を明らかにするために、NPP1遺伝子のTos17挿入変異体npp1の形質を調べた。npp1変異体の幼芽のADP-グルコース分解活性が野生型の約20%となっていたことから、NPP1がイネおける主要なADP-グルコース分解酵素であることがわかった。npp1変異体では、温度条件、CO2濃度条件にかかわらず、野生型(WT)に比べて成長が早く、澱粉蓄積も高まることがわかった。また、サーモグラフィー観察からnpp1変異体の体温がWTと比較して低いことが見出された。さらに、種々のCO2濃度・温度環境下におけるnpp1変異体のCO2吸収・光合成能を解析した結果、すべての条件においてnpp1変異体のCO2吸収・光合成能が向上していた。特に、高CO2・高温環境下(33℃/28℃;1,600 ppm CO2)においてnpp1変異体のCO2吸収能がWTに比べて高かった。以上の結果から、NPP1遺伝子は気孔開閉、光合成並びに澱粉集積を負に制御する機能を有するものと結論された。

現在までの達成度 (区分)
理由

25年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

25年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 研究成果

    (18件)

すべて 2014 2013 2012

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 7件) 学会発表 (9件) (うち招待講演 3件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Nucleotide pyrophosphatase/phosphodiesterase 1 exerts a negative effect on starch accumulation and growth in rice seedlings under high temperature and CO2 concentration conditions2014

    • 著者名/発表者名
      Kentaro KANEKO, Takuya INOMATA, Takahiro MASUI, Tsutomu KOSHU, Yukiho UMEZAWA, Javier POZUETA-ROMERO, Toshiaki MITSUI
    • 雑誌名

      Plant and Cell Physiology

      巻: 55(2) 号: 2 ページ: 320-332

    • DOI

      10.1093/pcp/pct139

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] <i>Arabidopsis</i> glycerol-3-phosphate permease 4 is localized in the plastids and involved in the accumulation of seed oil2014

    • 著者名/発表者名
      Hiromitsu KAWAI, Toshiaki MITSUI, Shin KORE-EDA, Maki YAMADA-KAWAI, Jun-ichi OHNISHI
    • 雑誌名

      Plant Biotechnology

      巻: 31 号: 2 ページ: 159-165

    • DOI

      10.5511/plantbiotechnology.14.0222a

    • NAID

      130004435287

    • ISSN
      1342-4580, 1347-6114
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Crystal structure of α-amylase from Oryza sativa: Molecular insights into enzyme activity and thermostability2014

    • 著者名/発表者名
      Akihito OCHIAI, Hiroshi SUGAI, Kazuki HARADA, Seiya TANAKA, Yohei ISHIYAMA, Kosuke ITO, Takaaki TANAKA, Toshio UCHIUMI, Masayuki TANIGUCHI, Toshiaki MITSUI
    • 雑誌名

      Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry

      巻: 印刷中

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Characteristics of opaque and translucent parts of high temperature stressed grains of rice2013

    • 著者名/発表者名
      Kazumi Tsutsui
    • 雑誌名

      Journal of Applied Glycoscience

      巻: 60 ページ: 61-67

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Proteomics of rice grain under high temperature2013

    • 著者名/発表者名
      Toshiaki Mitsui
    • 雑誌名

      Frontiers in PLANT SCIENCE (Mini review)

      巻: 4

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 高温でコメに乳白粒が発生する原因を遺伝子レベルで解明-高温登熟耐性品種の開発に期待-2013

    • 著者名/発表者名
      山川 博幹
    • 雑誌名

      JATAFFジャーナル

      巻: 1(4) ページ: 24-27

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [雑誌論文] Elution behavior analysis of starch degrading enzymes during rice cooking with specific antibodies2012

    • 著者名/発表者名
      Mika Tsuyukubo
    • 雑誌名

      Food Science and Technology Research

      巻: 18(5) ページ: 659-666

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Suppression of α-amylase genes improves quality of rice grain ripened under high temperature2012

    • 著者名/発表者名
      Hakata, M., Kuroda, M., Miyashita, T., Yamaguchi, T., Kojima, M., Sakakibara, H., Mitsui, T. and Yamakawa, H.
    • 雑誌名

      Plant Biotechnology Journal

      巻: 10 号: 9 ページ: 1110-1117

    • DOI

      10.1111/j.1467-7652.2012.00741.x

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] NPP1は高温・高CO2条件下においてイネ芽生えの澱粉蓄積および成長制御に関与する2014

    • 著者名/発表者名
      猪俣拓也、金古堅太郎、増井貴広、伊藤紀美子、ポズエタ-ロメロハビア、三ツ井敏明
    • 学会等名
      第55回日本植物生理学会
    • 発表場所
      富山大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] NPP1は高温・高CO2環境下における成長およびデンプン蓄積を負に制御する2014

    • 著者名/発表者名
      金古堅太郎、猪俣拓也、増井貴広、伊藤紀美子、ハビアポズエタ-ロメロ、三ツ井敏明
    • 学会等名
      日本農芸化学会2014年度大会
    • 発表場所
      明治大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Mutation of nucleotide pyrophosphatase/phosphodiesterase 1 stimulates accumulation of starch in rice seedlings under high CO2 concentration2013

    • 著者名/発表者名
      Takahiro MASUI, Takuya INOMATA, Maiko SASAKI, Kentaro KANEKO, Toshiaki MITSUI
    • 学会等名
      12th HUPO World Congress 2013
    • 発表場所
      Yokohama
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] イネα-アミラーゼの機能発現制御と米品質2013

    • 著者名/発表者名
      三ツ井敏明
    • 学会等名
      植物化学調節学会第48回大会
    • 発表場所
      新潟大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 水稲高温登熟に関するプロテオーム解析2013

    • 著者名/発表者名
      三ツ井敏明
    • 学会等名
      日本作物学会 ミニシンポジウム
    • 発表場所
      明治大学
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 高温登熟障害米粒のプロテオーム解析2012

    • 著者名/発表者名
      三ツ井敏明
    • 学会等名
      平成24年度 日本プロテオーム学会年会
    • 発表場所
      日本科学未来館
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] イネnpp1変異体の高CO2・高温における定量的プロテオミクス解析2012

    • 著者名/発表者名
      金古堅太郎
    • 学会等名
      平成24年度 日本プロテオーム学会年会
    • 発表場所
      日本科学未来館
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 高温ストレスにより発生した白未熟米粒の定量的プロテオミクス解析2012

    • 著者名/発表者名
      佐々木麻衣子
    • 学会等名
      平成24年度 日本プロテオーム学会年会
    • 発表場所
      日本科学未来館
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 高温ストレスにより発生した白未熟米粒の定量プロテオーム解析2012

    • 著者名/発表者名
      丸山達也
    • 学会等名
      日本応用糖質学会平成24年度大会
    • 発表場所
      東京農工大学
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [図書] Plant Proteomics Methods and Protocols 2nd edition2013

    • 著者名/発表者名
      Takeshi SHIRAYA, Kentaro KANEKO, and Toshiaki MITSUI
    • 総ページ数
      786
    • 出版者
      Humana press
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

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公開日: 2013-05-15   更新日: 2019-07-29  

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