| 研究実績の概要 |
本研究の目的は、3種類のイネ澱粉枝作り酵素（Branching Enzyme; BEI, BEIIa, BEIIb）の 各組織における役割を明確にすることである。3種類のBEは、組織による発現強度・相互作用する酵素・好む基質の構造・形成する枝の長さが異なる。胚乳におけるBEの機能と相補作用は明確になってきたが、胚乳以外の組織におけるBEアイソザイムの機能分担は不明である。特定のBEが欠失するとどのような構造の澱粉を蓄積し、植物体にどのような影響を与えるかを明確にする。
2021年度に行った圃場試験では、他のBE変異体と異なり、be2aシングル変異体の葉鞘・稈の澱粉蓄積量が低く、光合成速度や気孔コンダクタンスが高い傾向にあった。そのため、2022年度は新たにCRISPR-Cas9法でbe2a欠失株を作出し、各組織の詳細な澱粉含量を測定した。1/5000 aワグネルポットでモノカラム処理を行いながら育成し、出穂0日目、10日目、20日目に穂・葉身・葉鞘・稈に分けてサンプリングを行った。その結果、be2a欠失株の葉鞘や稈では、野生型よりも明らかに澱粉蓄積量が減量したことから、BEIIaは葉鞘・稈の澱粉蓄積に重要な役割を担うことが明確になった。
さらに、2022年度は花粉に蓄積された澱粉の顕微鏡観察と構造解析を行った。その結果、いずれのシングル変異体系統（be1, be2a, be2b)の花粉も、野生型と同様にヨウ素で青紫色に染色されたことから、花粉に澱粉を蓄積していることが明らかになった。一方で、その澱粉構造は系統によって異なり、be2bシングル変異体は他の系統と比較してDP7-12のアミロペクチン短鎖が減少し、DP13-22とDP35以上の中長鎖が増加した。
以上のことから、BEIIaは葉鞘の澱粉合成に、BEIIbは胚乳に加えて花粉の澱粉合成に関与することが明確になった。
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