イネの葉維管束組織におけるグルタミン酸合成統御を介したイネ白葉枯病防御の分子基盤

2016 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15K14674
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 早川 俊彦 東北大学, 農学研究科, 准教授 (60261492)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: 遺伝子 / 植物 / 生理学 / 病理学 / 発現制御

研究実績の概要

本研究では、イネ葉維管束組織グルタミン酸(Glu)生合成統御系でのグルタミン(Gln)情報感知候補OsACR9とその相互作用候補転写因子OsVOZ2の個別・連携機能を解明すること、また、OsVOZ2とイネ白葉枯病菌の発症エフェクターXopNの相互作用を介した防御応答阻害機作も解明し、窒素代謝調節に立脚したイネ白葉枯病防御モデルの提案を目指した。
先ず、OsACR9とOsVOZ2の相互作用を解析した。タバコ葉での一過的BiFC解析では、OsACR9とOsVOZ2;2の相互作用に起因する再構成蛍光が観察され、植物細胞内での両者の相互作用が確認された。しかし、pull down解析では、各タンパク質の推定分子量よりも低分子のポリペプチドが特異的に検出され、OsACR9とOsVOZ2;2が相互作用後に分解されている可能性が考えられた。次に、OsACR9のGln情報伝達系への関与を解析した。単独窒素源としてGlnを短期供与したOsACR9発現抑制イネ幼植物の根では、Gln応答的に発現し、かつ、アンモニウム初期同化系のNADH-グルタミン酸合成酵素1反応への炭素骨格基質供給に重要な酵素遺伝子の発現量が、野生型よりも著減した。さらに、Glnを単独窒素源として長期供与したOsACR9発現抑制イネ幼植物では、野生型と比較して、乾燥重と窒素・炭素含量が、根で著減し、地上部でも減少傾向を示した。
以上より、イネ幼植物根では、OsACR9が、アンモニウム初期同化・Glu合成へ炭素骨格供給する酵素のGln応答的遺伝子発現制御に関与し、窒素・炭素代謝に重要であることが示唆された。

研究成果

• [雑誌論文] A temporal and spatial contribution of asparaginase to asparagine catabolism during development of rice grains (2017)
  • 著者名/発表者名: Yui Yabuki, Miwa Ohashi, Fumi Imagawa, Keiki Ishiyama, Marcel Pascal Beier, Noriyuki Konishi, Toshiko Umetsu-Ohashi, Toshihiko Hayakawa, Tomoyuki Yamaya, Soichi Kojima
  • 雑誌名: RICE 巻: 10 ページ: 1-10
  • DOI: 10.1186/s12284-017-0143-8
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Lack of cytosolic glutamine synthetase1;2 activity reduces nitrogen-dependent biosynthesis of cytokinin required for axillary bud outgrowth in rice seedlings (2017)
  • 著者名/発表者名: Miwa Ohashi, Keiki Ishiyama, Soichi Kojima, Mikiko Kojima, Hitoshi Sakakibara, Tomoyuki Yamaya, Toshihiko Hayakawa
  • 雑誌名: Plant and Cell Physiology 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • DOI: 10.1093/pcp/pcx022
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] コメの生産性を規定するアンモニウム同化系酵素の新規な役割. イネにおける窒素代謝に依存した分げつの成長制御 (2016)
  • 著者名/発表者名: 大橋美和、小島創一、早川俊彦
  • 雑誌名: 化学と生物 巻: 54 ページ: 867-868
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] The protein kinase ACTPK1 down-modulates the high-affinity ammonium uptake of rice roots under high ammonium supply (2017)
  • 著者名/発表者名: Marcel Pascal Beier, Tsuyoshi Yamanaka, Narumi Tomita, Masataka Ezaki, Toshihiko Hayakawa
  • 学会等名: 第58回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 鹿児島大学 (鹿児島県鹿児島市)
  • 年月日: 2017-03-17 – 2017-03-17
• [学会発表] サイトゾル型グルタミン合成酵素1;2を欠損したイネ変異体の分げつの減少はアスパラギンよりもグルタミンの利用可能量の減少に起因する (2017)
  • 著者名/発表者名: 大橋美和、石山敬貴、小島創一、小西範幸、宮尾光恵、山谷知行、早川俊彦
  • 学会等名: 第58回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 鹿児島大学 (鹿児島県鹿児島市)
  • 年月日: 2017-03-17 – 2017-03-17
• [学会発表] シロイヌナズナの根におけるアンモニウムの初期同化 (2016)
  • 著者名/発表者名: 小西範幸、石山敬貴、菅野圭一、早川俊彦、山谷知行、小島創一
  • 学会等名: 第45回根研究集会
  • 発表場所: 岡山大学 (岡山県倉敷市)
  • 年月日: 2016-09-30 – 2016-10-01
• [学会発表] 硝酸供給に応答したシロイヌナズナ根の共生細菌群集の変化 (2016)
  • 著者名/発表者名: 小西範幸、大久保卓、早川俊彦、山谷知行、南澤究
  • 学会等名: 第26回植物微生物研究交流会
  • 発表場所: 東北大学 (宮城県仙台市)
  • 年月日: 2016-09-07 – 2016-09-09
• [学会発表] OsACTPK1 down-modulates the high-affinity NH4+ uptake of rice roots under high NH4+ supply (2016)
  • 著者名/発表者名: Marcel Pascal Beier, Jin Ishizawa, Haruki Yoshida, Soichi Kojima, Toshihiko Hayakawa
  • 学会等名: 第2回植物の栄養研究会
  • 発表場所: 名古屋大学 (愛知県名古屋市)
  • 年月日: 2016-09-02 – 2016-09-03
• [学会発表] Severe reduction in the axillary bud outgrowth via metabolic disorder in seedlings of the rice mutant lacking cytosolic glutamine synthetase1;2 (2016)
  • 著者名/発表者名: Miwa Ohashi, Keiki Ishiyama, Miyako Kusano, Atsushi Fukushima, Soichi Kojima, Atsushi Hanada, Toshihiko Hayakawa, Yoshiya Seto, Junko Kyozuka, Shinjiro Yamaguchi, Tomoyuki Yamaya
  • 学会等名: The Third International Symposium on the Nitrogen Nutrition of Plants (Nitrogen 2016)
  • 発表場所: the Corum conference center (Montpellier, France)
  • 年月日: 2016-08-24 – 2016-08-24
  • 国際学会
• [備考] 東北大学大学院農学研究科応用生命科学専攻植物機能科学講座植物細胞生化学分野ホームページ
  • URL: http://www.agri.tohoku.ac.jp/cellbio/index-j.htm