2019 Fiscal Year Annual Research Report
Regulation of fertility and quality of rice by autophagy
| Project/Area Number |
17K19274
|
|---|
| Research Institution | Tokyo University of Science |
|---|
Principal Investigator |
朽津 和幸 東京理科大学, 理工学部応用生物科学科, 教授 (50211884)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
来須 孝光 公立諏訪東京理科大学, 工学部, 准教授 (50422499)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2020-03-31
|
| Keywords | オートファジー / 活性酸素種 / 澱粉粒 / 澱粉代謝 / α-アミラーゼ / プログラム細胞死 / タペート / 花粉成熟 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
植物の花粉成熟過程において、葯の最内層のタペート細胞にプログラム細胞死(PCD)が誘導され、花粉に表面構造や栄養が供給される。その不全は不稔を誘導し、農業上も重要な問題となる。タペート時期特異的プロモーターによりオートファゴソーム可視化マーカー蛋白質を発現させることによりオートファジー動態の可視化解析系を構築した。PCDが開始される小胞子一核期のタペート細胞全体でオートファジーが急激に誘導されることを見出し、今年度、原著論文を発表した。イネのオートファジー欠損変異株では、タペート細胞のPCDが遅延し、花粉成熟不良・雄性不稔となるが、その際の遺伝子発現に対する影響を網羅的にトランスクリプトーム解析し、その成果を今年度、原著論文として発表した。
葯の各層の活性酸素種(ROS)の動態を可視化解析したところ、時期特異的なROSの一過的蓄積が観察された。一方、タペート細胞のPCD制御に重要な役割を果たす転写因子EAT1および、葯に強く発現するROS生成酵素NADPH oxidase/Rbohの変異体では、ROS蓄積やオートファジー動態に異常が見られることを見出した。こうした成果についていくつかの国際会議で招待講演を行った。
水田環境下においてごく低頻度で稔実したオートファジー欠損変異株種子は、野生型と比較して小さく、白濁し、くず米様の形態を示すことを見出した。オートファジー欠損変異株種子の澱粉粒・胚乳等の走査・透過電子顕微鏡観察、澱粉・糖など代謝産物や、プロテオームによる比較解析の結果、変異株では胚乳中のα-アミラーゼの発現を含む、澱粉分解代謝経路が異常に活性化していること、オートファジーが、種子登熟過程においても重要な役割を果たすこと、高温登熟等、環境ストレスによる種子品質の低下とオートファジーが関連している可能性があることを発見し、その成果を原著論文として発表した。
|
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
[Presentation] Autophagy in the anther tapetum cells during pollen maturation in rice: its dynamics, significance in programmed cell death, and regulation by transcriptional network and reactive oxygen species.2019
Author(s)
Kazunori Ogawa, Jumpei Sawada, Togo Fukunaga, Bunki Toh, Kenji Hashimoto, Shigeru Hanamata, Seijiro Ono, Kenichi Nonomura, Takamitsu Kurusu, Kazuyuki Kuchitsu
Organizer
The 9th International Symposium on Autophagy
Int'l Joint Research / Invited
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
