2019 Fiscal Year Annual Research Report
細胞壁ダイナミクスが誘起するイネ根系形態の可塑的反応機構の解明
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18H02174
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
犬飼 義明 名古屋大学, 農学国際教育研究センター, 教授 (20377790)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
兒島 孝明 名古屋大学, 生命農学研究科, 講師 (40509080)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 突然変異体 / 根系形成 / 分子機構 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
イネの耐乾性を高める上では根系発育を促すことが有効であり、これは個々の根の伸長量の増加により可能となる。本年度は、根の伸長成長に関わる突然変異体の形態的特徴、および原因遺伝子の発現パターンを解析した。
我々は、根系の発育が優れるイネoutstanding rooting1 (our1 ) 変異体を作出・選抜し、our1遺伝子は根の伸長成長を促すことで節水栽培下にて水吸収能力を高く維持し、地上部生育および収量の維持に貢献することを見出した。そこで本研究では、our1変異体における優れた根系発育機構の解明を試みた。本変異体では、野生型に比べ重力応答能が低下する傾向が見られた。また、オーキシン誘導性遺伝子の発現量がour1変異体で低下し、逆にオーキシンにより発現が抑制される遺伝子の発現量が増加していた。後者の中には細胞壁の伸展性に関わるエクスパンシン遺伝子が存在していた。一方、根系全体におけるオーキシン含量には遺伝子間に有意な差は見られなかった。本変異体の原因遺伝子の単離を試みた結果、OUR1遺伝子はbZIP遺伝子ファミリーに属する転写因子をコードしていた。以上のことから、本変異体ではbZIP型転写因子の変異によるオーキシン信号伝達の抑制を通してエクスパンシン遺伝子の発現量を増加させ、その結果として根系発育が促されると考えられた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
上述のように、本年度は細胞壁の伸展性に関わるエクスパンシンの高発現が根の伸長成長を促すことを明らかにした。その際、オーキシンの局在性の乱れが側根メリステムサイズの増加を促すことも見出すことに成功している。加えて、本機構に関わる候補遺伝子としてオーキシンのシグナル伝達に関与する因子群が選抜されつつあり、本年度の成果をもとに今後の研究発展が大いに期待できる。そのため、おおむね順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
I. 側根メリステムサイズ関連変異体群の形態的特徴および原因遺伝子の発現パターンの把握
ひきつづき、側根メリステムサイズが増加する台中65号由来の突然変異体群を用い、原因遺伝子を単離するとともに、それらの野生型における発現パターンを定量PCRやin situ hybridization法、プロモーターGFP等により解析する。加えて、これらの原因遺伝子とイネの公開マイクロアレイデータとの共発現解析を行い、根における細胞壁の伸展性や二次細胞壁合成に関連する遺伝子群を探索することで、メリステムサイズ決定機構に関わる重要因子群を絞り込む。
II. 側根メリステムサイズ制御因子の相互作用タンパク質、および標的遺伝子の探索を通したネットワーク機構の理解
上記変異体群の原因遺伝子には、転写因子が存在していたため、Yeast Two-Hybrid法により各転写因子と相互作用するタンパク質の探索を試みる。また、各転写因子の結合塩基配列の決定をgSELEX-Seq解析により進めていくことにより、遺伝子間ネットワークの構築を試みる。
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[Journal Article] Mutation of OUR1/OsbZIP1, which encodes a member of the basic leucine zipper transcription factor family, promotes root development in rice through repressing auxin signaling.2021
Author(s)
6)Hasegawa, T., Lucob-Agustin, N., Yasufuku, K., Kojima, T., Nishiuchi, S., Ogawa, A., Takahashi-Nosaka, M., Kano-Nakata, M., Inari-Ikeda, M., Sato, M., Tsuji, H., Wainaina, C. M., Yamauchi, A. and Inukai, Y.
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Journal Title
Plant Science
Volume: 306
Pages: 110861
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] WEG1, which encodes a cell wall hydroxyproline-rich glycoprotein, is essential for parental root elongation controlling lateral root formation in rice2020
Author(s)
15)Lucob-Agustin, N., Kawai, T., Takahashi-Nosaka, M., Kano-Nakata, M., Wainaina, C. M., Hasegawa, T., Inari-Ikeda, M., Sato, M., Tsuji, H., Yamauchi, A. and Inukai, Y.
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Journal Title
Physiologia Plantarum
Volume: 169
Pages: 214-227
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] The promoted lateral root 1 (plr1) mutation is involved in reduced basal shoot starch accumulation and increased root sugars for enhanced lateral root growth in rice2020
Author(s)
8)Lucob-Agustin, N., Sugiura, D., Kano-Nakata, M., Hasegawa, T., Suralta, R. R. Niones, J. M., Inari-Ikeda, M., Yamauchi, A. and Inukai, Y.
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Journal Title
Plant Science
Volume: 301
Pages: 110667
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Presentation] イネにおけるオーキシン局在に応 答した側根原基形成機構2021
Author(s)
赤星 良輔, 河合 翼, 井成 ( 池 田) 真由子, 佐藤 萌子, 辻 寛之, 高橋 ( 野坂 ) 美鈴, 高橋 宏和, 佐藤 豊, 中園 幹生, 山内 章, 犬飼義明
Organizer
日本育種学会第139回講演会
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