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2020 年度 実績報告書

ユビキチンリガーゼと鉄硫黄クラスターによる鉄栄養制御機構

研究課題

研究課題/領域番号 18H02115
研究機関石川県立大学

研究代表者

小林 高範  石川県立大学, 生物資源環境学部, 教授 (70590206)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2022-03-31
キーワード鉄欠乏 / ユビキチンリガーゼ / 鉄硫黄クラスター / イネ
研究実績の概要

ユビキチンリガーゼHRZの基質候補であるグルタレドキシン、bZIP転写因子について、新規研究員によりリコンビナントタンパク質の in vitro 実験を追試し、再現性を確認した。これらのうちいくつかのタンパク質がHRZによりユビキチン化され、26SプロテアソームによりHRZ依存的、かつ鉄欠乏依存的に分解されることを示唆する結果が確認された。
bZIP転写因子の過剰発現イネについて、鉄関連遺伝子の発現変化をRT-qPCRにより確認した。
鉄硫黄クラスター要求性酵素であるイネのアコニターゼOsACO1が、イネの鉄欠乏応答性遺伝子の発現を正に制御する新規因子であり、mRNAのステム―ループ構造を持つ特異的な配列(PAIR motifと命名)に結合することをまとめて論文発表した (Senoura et al. 2020 Plant Mol. Biol. 104, 629-645)。鉄硫黄クラスターが植物細胞において鉄シグナルとして働く可能性を提示した。
HRZが発現制御する鉄欠乏誘導性ペプチド OsIMA1, OsIMA2の発現量を増減させた形質転換イネを解析した。OsIMA発現誘導イネは鉄欠乏耐性と地上部への鉄の蓄積を示した。また、これらのイネの鉄十分根では、鉄ホメオスタシスに関与する鉄欠乏誘導性遺伝子のほぼ全てが顕著に発現誘導されており、その誘導率は鉄欠乏による誘導率と正の相関を示した。一方、OsIMA発現抑制イネは顕著な表現型を示さなかったが、発現誘導イネと逆の傾向を示した。これらの結果をまとめて論文発表した(Kobayashi et al. 2021 J. Exp. Bot. 72, 2196-2211)。

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

リコンビナントタンパク質の in vitro 実験については、再現性が確認され、結果がより明確になった。
形質転換イネの解析も順調に進行しており、OsIMAおよびbZIP転写因子の過剰発現イネの解析はおおむね完了した。

今後の研究の推進方策

グルタレドキシン、bZIP転写因子の研究成果をまとめて論文投稿を行い、出版に向けて必要な追試実験及び論文改訂を行う。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2021 2020

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 2件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (5件) (うち招待講演 3件) 図書 (2件)

  • [雑誌論文] Roles of subcellular metal homeostasis in crop improvement2021

    • 著者名/発表者名
      Bashir Khurram、Ahmad Zarnab、Kobayashi Takanori、Seki Motoaki、Nishizawa Naoko K
    • 雑誌名

      Journal of Experimental Botany

      巻: 72 ページ: 2083~2098

    • DOI

      10.1093/jxb/erab018

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Defects in the rice aconitase-encoding OsACO1 gene alter iron homeostasis2020

    • 著者名/発表者名
      Senoura Takeshi、Kobayashi Takanori、An Gynheung、Nakanishi Hiromi、Nishizawa Naoko K.
    • 雑誌名

      Plant Molecular Biology

      巻: 104 ページ: 629~645

    • DOI

      10.1007/s11103-020-01065-0

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] The bHLH protein OsIRO3 is critical for plant survival and iron (Fe) homeostasis in rice (<i>Oryza sativa</i> L.) under Fe-deficient conditions2020

    • 著者名/発表者名
      Wang Fan、Itai Reiko N.、Nozoye Tomoko、Kobayashi Takanori、Nishizawa Naoko K.、Nakanishi Hiromi
    • 雑誌名

      Soil Science and Plant Nutrition

      巻: 66 ページ: 579~592

    • DOI

      10.1080/00380768.2020.1783966

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Iron deficiency-inducible peptide-coding genes <i>OsIMA1</i> and <i>OsIMA2</i> positively regulate a major pathway of iron uptake and translocation in rice2020

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi Takanori、Nagano Atsushi J、Nishizawa Naoko K
    • 雑誌名

      Journal of Experimental Botany

      巻: 72 ページ: 2196~2211

    • DOI

      10.1093/jxb/eraa546

    • 査読あり
  • [学会発表] 鉄・亜鉛結合性ユビキチンリガーゼHRZによる植物の鉄欠乏応答と鉄感知2021

    • 著者名/発表者名
      小林高範
    • 学会等名
      第62回日本植物生理学会年会シンポジウム「生命金属科学の新展開」
    • 招待講演
  • [学会発表] 植物の新規鉄欠乏応答制御因子の発見2020

    • 著者名/発表者名
      小林高範
    • 学会等名
      令和2年度石川県立大学生物資源工学研究所公開講座
    • 招待講演
  • [学会発表] ユビキチンリガーゼHRZのゲノム編集による鉄欠乏耐性・鉄蓄積イネの作製2020

    • 著者名/発表者名
      室田明星, 井原崇斗, 西澤直子, 小林高範
    • 学会等名
      日本土壌肥料学会中部支部2020年度例会
  • [学会発表] 鉄の研究による植物の生産性と栄養価の向上2020

    • 著者名/発表者名
      小林高範
    • 学会等名
      2020年度日本海イノベーション会議
    • 招待講演
  • [学会発表] イネの鉄欠乏誘導性ペプチドOsIMA1、OsIMA2は鉄欠乏応答を促進する2020

    • 著者名/発表者名
      小林高範, 永野惇, 西澤直子
    • 学会等名
      日本土壌肥料学会2020年度岡山大会
  • [図書] 「植物の鉄欠乏応答メカニズム、ミネラル含量の多い作物の創出」生命金属ダイナミクス 生体内における金属の挙動と制御 監修:城典嗣、津本浩平2021

    • 著者名/発表者名
      小林高範
    • 総ページ数
      8(本人担当部分)
    • 出版者
      株式会社エヌ・ティー・エス
  • [図書] Iron biofortification: the gateway to overcoming hidden hunger; in The Future of Rice Demand: Quality Beyond Productivity, ed. de Oliveira, A.C., Pegoraro, C., Viana, V.E.2020

    • 著者名/発表者名
      Masuda, H., Aung, M.S., Kobayashi, T. and Nishizawa, N.K.
    • 総ページ数
      29(本人担当部分)
    • 出版者
      Springer Inc.

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公開日: 2022-12-28  

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