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2016 年度 実績報告書

様々な環境ストレスに応答するイネGABA経路の機能解明と分子育種への展開

研究課題

研究課題/領域番号 26450504
研究機関島根大学

研究代表者

赤間 一仁  島根大学, 生物資源科学部, 教授 (50252896)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワードGABA経路 / イネ / 環境ストレス / GABAアミノ基転移酵素 / グリオキシル酸還元酵素 / ストレス耐性
研究実績の概要

γ-アミノ酪酸 (GABA) は非タンパク質態のアミノ酸の一種であり,様々なストレスに応答して細胞内に蓄積する。GABA代謝に関わるGABAアミノ基転移酵素 (GABA-T)とグリオキシル 酸還元酵素 (GLYR) はアルデヒドに対する高い親和性と多様な細胞内局在を示す。これら酵素の機能として,様々な環境ストレスに応答して細胞内に蓄積・拡散することが予想されるグリオキシル酸やコハク酸セミアルデヒド (SSA) の負の作用を低減する効果が予想される。これを検証するために,GABA-Tアイソフォームの中で最も活性が高いGABA-T1を細胞質,ミトコンドリア,或いは葉緑体に,GLYRについては細胞質型 (GLYR1)とミトコンドリアと葉緑体の両方に局在するGLYR2をエクトピックに過剰発現する株をそれぞれ複数系統を作出した(平成26年度)。まず,これらの苗条を低温,乾燥,塩に暴露してバイオマスに与える影響を調べた。この結果,全体的な傾向として,過剰発現株では野生型よりもバイオマスの有意な増加が見られた。乾燥ストレスでは細胞質型GABA-T1とGLYR1の過剰発現株でバイオマスの増加が観察された(平成27年度)。最終年度では,酸化的ストレス (150 mM 過酸化水素),低温ストレス (4℃)に3日間苗条を暴露後,土に移植して生存率を求めた。この結果,野生型はいずれもすべて枯死したのに対して,葉緑体局在GABA-T1過剰発現株では50~90%の生存率を示した。また,GLYR1過剰発現株は酸化ストレス後のバイオマスが野生型に比べて,有意に上昇した。この傾向は葉緑体局在GABA-T1過剰発現株でも低温ストレス(4℃,1日)後に顕著に観察された。以上の結果より,葉緑体局在型GABA-T1とGLYR1の過剰発現は少なくと低温・酸化ストレスに対してイネに耐性能を付与することが判明した。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (3件)

  • [国際共同研究] University of Guelph(カナダ)

    • 国名
      カナダ
    • 外国機関名
      University of Guelph
  • [雑誌論文] Ancient Plant Glyoxylate/Succinic Semialdehyde Reductases: GLYR1s Are Cytosolic, Whereas GLYR2s Are Localized to Both Mitochondria and Plastids2017

    • 著者名/発表者名
      Carolyne J. Brikis, Adel Zarei, Christopher P. Trobacher, Jennifer R. DeEll, Kazuhito Akama, Robert T. Mullen, Gale G. Bozzo and Barry J. Shelp
    • 雑誌名

      Frontiers in Plant Science

      巻: - ページ: -

    • DOI

      10.3389/fpls.2017.00601

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] CRISPR/CasシステムによるイネGAD1制御領域の機能解析2017

    • 著者名/発表者名
      赤間一仁、金崎雅子、三上雅史、遠藤真咲、土岐精一
    • 学会等名
      第58回日本植物生理学会年会
    • 発表場所
      鹿児島大学郡元キャンパス(鹿児島県・鹿児島市)
    • 年月日
      2017-03-16 – 2017-03-18
  • [学会発表] CRISPR/Cas9によるイネグルタミン酸脱炭酸酵素 (GAD1) のカルモジュリン結合ドメインの欠失とその分子育種育種への応用2016

    • 著者名/発表者名
      赤間一仁、金崎雅子、三上雅史、遠藤真咲、土岐精一
    • 学会等名
      第39回日本分子生物学会年会
    • 発表場所
      パシフィッコ横浜(神奈川県・横浜市)
    • 年月日
      2016-11-30 – 2016-12-02
  • [学会発表] ゲノム編集によるGABAを安定的に蓄積する機能性米開発の試み2016

    • 著者名/発表者名
      赤間一仁、金崎雅子、河合壯彦、三上雅史、遠藤真咲、土岐精一
    • 学会等名
      第34回日本植物細胞分子生物学会(上田)大会
    • 発表場所
      信州大学繊維学部(長野県・上田市)
    • 年月日
      2016-09-01 – 2016-09-03

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公開日: 2018-01-16  

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