オートファジーによるイネ種子登熟過程のα-アミラーゼ発現制御機構の解明

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イネ種子登熟期の高温はα-アミラーゼの発現を誘導し，玄米品質を低下させ，その制御機構の解明は，高温障害の緩和および耐性品種の開発に直結する。本研究は，オートファジー機能欠損変異体の玄米白濁化に着目し，α-アミラーゼの発現制御機構の解明を目指す。本年度は、以下の３点を中心に解析を進めた。（１）登熟期の高温による玄米白濁化とα-アミラーゼの発現に対するオートファジー機能欠損の影響を調査し，オートファジー機能欠損による玄米白濁化には開花後の温度が強く影響することを明らかにした。オートファジー機能欠損変異株Osatg7ではα-アミラーゼの発現誘導が，より低温にシフトし，オートファジーが直接的または間接的に玄米白濁化の抑制に寄与することが確認された。（２）イネ種子の登熟過程で活性化されるプロテアーゼは胚乳細胞のプログラム細胞死PCD実行に関与する。胚乳PCDに対するオートファジーの欠損および高温登熟が与える影響を調べるツールとして，蛍光タンパク質ベースのプロテアーゼセンサープローブを構築し，タバコ葉に一過的に発現させ，エリシター誘導性PCD過程におけるプロテアーゼ活性変化を検証した。（３）高温登熟及びオートファジー機能欠損がイネ種子発芽とα-アミラーゼの発現に与える影響を解析した。登熟期の高温は種子の発芽勢に影響し，発芽の斉一性を低下させる。登熟期の高温による種子発芽の斉一性の低下とオートファジーとの関連調査のため，圃場で得られた野生型株とOsatg7変異体の種子発芽におけるα-アミラーゼ発現・活性およびタンパク質量について解析した。その結果，Osatg7では種子発芽が遅延し，発芽に伴うα-アミラーゼ活性の上昇が抑制されることを見出した。ヘテロ親由来の種子では発芽遅延は見られず，親の遺伝子型が種子発芽に影響する可能性が示唆された。