イネ科作物の柔組織における大規模なプログラム細胞死の制御機構と生理的役割の解明

2019 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17H05019
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 藤本 優 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 准教授 (60554475)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: ソルガム / 茎柔組織 / プログラム細胞死 / マスター転写因子

研究実績の概要

本研究の目的は，まず，ソルガムにおける茎柔組織の髄化，つまり，大規模な細胞死の発生におけるD遺伝子の関与を立証し，その詳細な機能を検証することで，茎柔組織髄化の基盤となる分子メカニズムや生理的役割を解明するとともに，シロイヌナズナやイネにおけるD遺伝子の機能解析を通じて，植物におけるその機能の共通性や多様性の検証することにある．本年度までの研究では，まず，ソルガムの茎柔組織の細胞死誘導におけるD遺伝子の具体的な機能を明らかにすべく，その高発現が細胞の構造や全遺伝子の発現プロファイルに及ぼす影響を検証することで，D 遺伝子の下流で働く遺伝子ネットワークの同定に取り組んだ．その結果，D 遺伝子の高発現は，核や色素体といったオルガネラの分解を伴う細胞死や，タンパク質や核酸の分解を始めとしたプログラム細胞死の各過程を担う遺伝子群の顕著な発現上昇を誘導することが判明した．さらに，上記の解析と並行して，D遺伝子産物の分子系統解析や分子機能の特性分析を進めた結果，D遺伝子は，植物に特徴的なNAC（NAM/ATAF/CUC）型のDNA結合性ドメインを持つ転写因子をコードしており，茎柔組織のプログラム細胞死を誘導するためのスイッチ役を果たす，マスター遺伝子として機能することが明らかとなった．また，シロイヌナズナやイネにおけるD遺伝子の機能欠損変異体の表現型を精査した結果，それらは茎や根の柔組織における大規模な細胞死の誘導に関与している可能性が示唆されており，植物におけるD遺伝子の機能の多様性や共通性についての知見が得られつつある．

現在までの達成度 (段落)

令和元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

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] FMT, a protein that affects mitochondrial distribution, interacts with translation-related proteins in Arabidopsis thaliana. (2021)
  • 著者名/発表者名: Ayabe H, Kawai N, Shibamura M, Fukao Y, Fujimoto M, Tsutsumi N, Arimura SI.
  • 雑誌名: Plant Cell Rep. 巻: 40 ページ: 327-337
  • DOI: 10.1007/s00299-020-02634-9
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dissecting the Genetic Architecture of Biofuel-related Traits in a Sorghum Breeding Population. (2020)
  • 著者名/発表者名: Ishimori M, Takanashi H, Hamazaki K, Atagi Y, Kajiya-Kanegae H, Fujimoto M, Yoneda J, Tokunaga T, Tsutsumi N, Iwata H.
  • 雑誌名: G3 巻: 10 ページ: 4565-4577
  • DOI: 10.1534/g3.120.401582
  • 査読あり
• [雑誌論文] Impacts of dominance effects on genomic prediction of sorghum hybrid performance. (2020)
  • 著者名/発表者名: Ishimori M, Hattori T, Yamazaki K, Takanashi H, Fujimoto M, Kajiya-Kanegae H, Yoneda J, Tokunaga T, Fujiwara T, Tsutsumi N, Iwata H.
  • 雑誌名: Breed Sci. 巻: 70 ページ: 605-616
  • DOI: 10.1270/jsbbs.20042
  • 査読あり
• [雑誌論文] Longin R-SNARE is retrieved from the plasma membrane by ANTH domain-containing proteins in Arabidopsis. (2020)
  • 著者名/発表者名: Fujimoto M, Ebine K, Nishimura K, Tsutsumi N, Ueda T.
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 巻: 117 ページ: 25150-25158
  • DOI: 10.1073/pnas.2011152117
  • 査読あり
• [雑誌論文] RAD-seq-Based High-Density Linkage Map Construction and QTL Mapping of Biomass-Related Traits in Sorghum using the Japanese Landrace Takakibi NOG. (2020)
  • 著者名/発表者名: Kajiya-Kanegae H, Takanashi H, Fujimoto M, Ishimori M, Ohnishi N, Wacera W F, Omollo EA, Kobayashi M, Yano K, Nakano M, Kozuka T, Kusaba M, Iwata H, Tsutsumi N, Sakamoto W.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. 巻: 61 ページ: 1262-1272
  • DOI: 10.1093/pcp/pcaa056
  • 査読あり