穂発芽変異体を用いた種子成熟・休眠・発芽分子機構の解明

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21570054
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 植物分子生物・生理学
• 研究機関: 独立行政法人国際農林水産業研究センター
• 研究代表者: 中島 一雄 独立行政法人国際農林水産業研究センター, 生物資源・利用領域, 主任研究員 (90343772)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• キーワード: 穂発芽 / アブシシン酸 / タンパク質リン酸化酵素 / SnRK2 / bZIP型転写因子

研究概要

アブシシン酸(ABA)は種子成熟、休眠、発芽の制御など、多くの生理現象を調節している重要な植物ホルモンである。そして、SRK2D、SRK2E、SRK2Iは、ABAによって強く活性化されるシロイヌナズナのSnRK2タンパク質リン酸化酵素である。これらの三重変異体であるsrk2d srk2e srk2iでは穂発芽が見られる。この変異体の解析を通じてSRK2D、SRK2E、SRK2Iによる種子成熟・休眠・発芽の制御機構を明らかにした。すなわち、三重変異体種子では、成熟期における生育阻害や、乾燥耐性の低下、休眠能の低下、極めて強いABA非感受性、ABA量の増加が見られた。また、ABI5を含むbZIP型転写因子断片のリン酸化が見られなくなった。マイクロアレイ解析により、これらのタンパク質リン酸化酵素は、広範囲にわたるABA応答性遺伝子の発現制御を通じて、種子成熟、休眠、発芽をコントロールしていることが示唆された。

研究成果

• [雑誌論文] NAC transcription factors in plant abiotic stress responses (2012)
  • 著者名/発表者名: Nakashima K, Takasaki H, Mizoi J, Shinozaki K, Yamaguchi-Shinozaki K
  • 雑誌名: Biochim Biophys Acta 巻: 1819 ページ: 97-103
  • DOI: DOI:10.1016/j.bbagrm.2011.10.005
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular basis of the core regulatory network in ABA responses : sensing, signaling and transport (2010)
  • 著者名/発表者名: Umezawa T, Nakashima K, Miyakawa T, Kuromori T, Tanokura M, Shinozaki K, Yamaguchi-Shinozaki K
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol 巻: 51 ページ: 1821-39
  • DOI: DOI:10.1093/pcp/pcq156
  • 査読あり
• [雑誌論文] Three Arabidopsis SnRK2 protein kinases, SRK2D/SnRK2.2, SRK2E/SnRK2.6/OST1 and SRK2I/SnRK2.3, involved in ABA signaling are essential for the control of seed development and dormancy (2009)
  • 著者名/発表者名: Nakashima K, Fujita Y, Kanamori N, Katagiri T, Umezawa T, Kidokoro S, Maruyama K, Yoshida T, Ishiyama K, Kobayashi M, Shinozaki K, Yamaguchi-Shinozaki K.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol 巻: 50 ページ: 1345-63
  • DOI: DOI:10.1093/pcp/pcp083
  • 査読あり
• [雑誌論文] Three SnRK2 protein kinases are the main positive regulators of abscisic acid signaling in response to water stress in Arabidopsis (2009)
  • 著者名/発表者名: Fujita Y, Nakashima K, Yoshida T, Katagiri T, Kidokoro S, Kanamori N, Umezawa T, Fujita M, Maruyama K, Ishiyama K, Kobayashi M, Nakasone S, Yamada K, Ito T, Shinozaki K, Yamaguchi-Shinozaki K
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol 巻: 50 ページ: 2123-32
  • DOI: DOI:10.1093/pcp/pcp147
  • 査読あり
• [学会発表] シロイヌナズナとイネにおけるABA受容・シグナル伝達コンポーネント群の乾燥応答性遺伝子発現の解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 中島一雄、藤田泰成、圓山恭之進、篠崎一雄、篠崎和子
  • 学会等名: 第53回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 京都産業大学(京都市)
  • 年月日: 2012-03-18
• [学会発表] シロイヌナズナ、ダイズ、イネの水ストレス応答におけるAREB-SnRK2経路の役割 (2012)
  • 著者名/発表者名: 藤田泰成、吉田拓也、Tory Chhun、関田佐知子、Nang Myint Phyu Sin Htwe、中島一雄、藤田美紀、戸高大輔、城所聡、溝井順哉、篠崎一雄、篠崎和子
  • 学会等名: 第53回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 京都産業大学(京都市)
  • 年月日: 2012-03-18
• [学会発表] Role of AREB-SnRK2 pathway in response to osmotic stress (2011)
  • 著者名/発表者名: Fujita, Y., Yoshida, T., Chhun, T., Nakashima, K., Fujita, M., Kidokoro, S., Mizoi, J., Shinozaki, K., Yamaguchi-Shinozaki, K.
  • 学会等名: 4th International Workshop on Plant Abiotic Stress : From Systems Biology To Sustainable Agriculture
  • 発表場所: Limassol, Cyprus
  • 年月日: 20111117-19
• [学会発表] Plant regulatory systems in drought stress responses (2011)
  • 著者名/発表者名: Shinozaki, K., Yamaguchi-Shinozaki, K., Kuromori, T., Umezawa, T., Nakashima, K., Fujita, Y.
  • 学会等名: 4th International Workshop on Plant Abiotic Stress : From Systems Biology To Sustainable Agriculture
  • 発表場所: Limassol, Cyprus
  • 年月日: 20111117-19
• [学会発表] Three SnRK2 protein kinases involved in ABA-signaling function for the control of seed dormancy and abiotic stress tolerance in Arabidopsis (2011)
  • 著者名/発表者名: Nakashima, K., Fujita, Y., Maruyama, K., Shinozaki, K., Yamaguchi-Shinozaki, K.
  • 学会等名: 22nd International Conference on Arabidopsis Research
  • 発表場所: Wisconsin, USA
  • 年月日: 20110622-25
• [学会発表] シロイヌナズナのABAシグナリングに関わる3種のSnRK2タンパク質リン酸化酵素は種子の成熟と環境ストレス耐性を制御する (2011)
  • 著者名/発表者名: 中島一雄、藤田泰成、圓山恭之進、篠崎一雄、篠崎和子
  • 学会等名: 第52回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 東北大学(仙台市)
  • 年月日: 2011-03-22
• [学会発表] シロイヌナズナとイネの水ストレス応答におけるAREB/ABF-SnRK2経路の役割 (2011)
  • 著者名/発表者名: 藤田泰成、吉田拓也、Tory Chhun、中島一雄、藤田美紀、城所聡、溝井順哉、篠崎一雄、篠崎和子
  • 学会等名: 第52回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 東北大学(仙台市)
  • 年月日: 2011-03-22
• [学会発表] Three SnRK2 protein kinases are the main positive regulators of ABA signaling in seed development and dormancy in Arabidopsis (2010)
  • 著者名/発表者名: Nakashima, K., Fujita, Y., Kanamori, N., Katagiri, T., Umezawa, T., Kidokoro, S., Maruyama, K., Yoshida, T., Ishiyama, K., Kobayashi, M., Shinozaki, K., Yamaguchi-Shinozaki, K.
  • 学会等名: The 21st International Conference on Arabidopsis Research(ICAR 2010)
  • 発表場所: パシフィコ横浜(横浜市)
  • 年月日: 20100606-10
• [学会発表] AREB/ABF-SnRK2 pathway involved in ABA signaling in response to water stress (2010)
  • 著者名/発表者名: Fujita, Y., Yoshida, T., Nakashima, K., Nakasone, S., Chhun, T., Kidokoro, S., Fujita, M., Maruyama, K., Mizoi, J., Shinozaki, K., Yamaguchi-Shinozaki, K.
  • 学会等名: The 21st International Conference on Arabidopsis Research(ICAR 2010)
  • 発表場所: パシフィコ横浜(横浜市)
  • 年月日: 20100606-10
• [学会発表] シロイヌナズナのABAシグナリングに関わるSnRK2タンパク質リン酸化酵素SRK2D/SnRK2.2、SRK2E/SnRK2.6/OST1、SRK2I/SnRK2.3は種子成熟・発芽過程で必須である (2010)
  • 著者名/発表者名: 中島一雄、藤田泰成、金森紀仁、片桐健、梅澤泰史、城所聡、圓山恭之進、吉田拓也、石山賀奈子、小林正智、篠崎一雄、篠崎和子
  • 学会等名: 第51回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 熊本大学(熊本市)
  • 年月日: 2010-03-21
• [学会発表] 乾燥ストレス時のABAシグナル伝達系におけるAREB/ABF-SnRK2経路の役割 (2010)
  • 著者名/発表者名: 藤田泰成、吉田拓也、Tory Chhun、佐山博子、中島一雄、城所聡、藤田美紀、圓山恭之進、溝井順哉、篠崎一雄、篠崎和子
  • 学会等名: 第51回日本植物生理学会年
  • 発表場所: 熊本大学(熊本市)
  • 年月日: 2010-03-19
• [学会発表] シロイヌナズナの乾燥ストレス応答に関わるAREB-SnRK2経路のアブシシン酸シグナル伝達系における役割 (2009)
  • 著者名/発表者名: 藤田泰成、吉田拓也、中島一雄、城所聡、藤田美紀、圓山恭之進、仲宗根尚子、石山賀奈子、小林正智、篠崎一雄、篠崎和子
  • 学会等名: 第32回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜(横浜市)
  • 年月日: 20091209-12
• [学会発表] Three Arabidopsis ABA-activated SnRK2 protein kinases, SRK2D/SnRK2.2, SRK2E/SnRK2.6/OST1, and SRK2I/SnRK2.3 are essential in ABA-signaling to control seed development and dormancy (2009)
  • 著者名/発表者名: Nakashima, K., Fujita, Y., Kanamori, N., Katagiri, T., Umezawa, T., Kidokoro, S., Maruyama, K., Yoshida, T., Ishiyama, K., Kobayashi, M., Shinozaki, K. and Yamaguchi-Shinozaki, K.
  • 学会等名: The 9th International Plant Molecular Biology Congress
  • 発表場所: St. Louis, USA
  • 年月日: 20091025-30
• [図書] Promoters and transcription factors in abiotic stress-responsive gene expression. Pareek, A., Sopor, S. K., and Bohnert, H. J.(eds) Abiotic Stress Adaptation in Plants : Physiological, Molecular and Genomic Foundation (2010)
  • 著者名/発表者名: Nakashima, K. and Yamaguchi-Shinozaki, K.
  • 総ページ数: 199-216
  • 出版者: Springer-Verlag Berlin
• [備考]
  • URL: http://www.jircas.affrc.go.jp/kankoubutsu/seika/seika2009/2009_08.html
• [備考]
  • URL: http://www.jircas.affrc.go.jp/kankoubutsu/highlight/highlights2009/2009_08.html