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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

通过自噬阐明水稻种子成熟过程中α-淀粉酶表达的调控机制

基本信息

批准号：
21K05501
负责人：
花俣繁
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Tokyo University of Science (2022)Niigata University (2021)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

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。

The high temperature induced the development of α-amyloid in the ripening stage of rice seeds, the deterioration of rice quality, the solution of control mechanism, the mitigation of high temperature damage and the development of tolerant varieties were directly related. This research focuses on the whitening of black rice due to functional impairment of the OTT screen and the explanation of the future control mechanism of α-Amira. This year, the following three points are analyzed. (1) Investigation on the influence of high temperature on the occurrence of rice whitening and α-rays during ripening period on the function of rice whitening and the influence of high temperature on the occurrence of rice whitening and α-rays after flowering. Osatg7 is a mutant plant with deficient function. It is confirmed that α-rays are induced by low temperature, α-rays are directly induced by low temperature, α-rays are inhibited by low temperature, α-rays are inhibited by low temperature. (2) The activation of seed maturation process and the development of endosperm cells are related to PCD. The endosperm PCD has been found to be sensitive to the effects of high temperature and temperature on the development and activation of the endosperm PCD process. (3) Analysis of the effects of high temperature on seed germination and development The high temperature in ripening stage affects the germination potential of seeds, and the germination stability decreases during the summer. A study on the relationship between the low activity of seed germination at high temperature during ripening and the high activity of seed germination at high temperature during ripening, and the analysis of the α-activity and quality of seed germination at high temperature during ripening were carried out in the nursery. As a result, Osatg7 was found to have delayed seed germination, which was accompanied by an increase in α-activity and inhibition. The possibility of seed germination from parents is demonstrated.

项目成果

期刊论文数量（8）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

イネの種子登熟期のストレスによる米の品質低下と品質制御におけるオートファジーの役割

水稻种子成熟期胁迫导致的稻米品质恶化及自噬在质量控制中的作用

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
花俣繁;町田大輔;手塚紘夢;齋藤誠志;齋藤輝;麻生将史;瀬良ゆり;金古堅太郎;BASLAM Marouane;AYCAN Murat;来須孝光;朽津和幸;三ツ井敏明
通讯作者：
三ツ井敏明

Autophagic mechanisms that modulate starch metabolism regulation and ROS-mediated stress in rice response to heat stress

调节水稻对热应激反应中淀粉代谢调节和ROS介导的应激的自噬机制

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Daisuke MACHIDA;Shigeru HANAMATA;Akira SAITO;Kentaro KANEKO;Murat AYCAN;Marouane BASLAM;Toshiaki MITSUI
通讯作者：
Toshiaki MITSUI

オートファジーはイネ種子登熟時の高温ストレスで誘導される白濁粒の形成を緩和する

自噬减轻了水稻种子成熟过程中高温胁迫引起的浑浊粒的形成。