植物の鉄シグナル伝達を統御する分子機構の解明

阐明植物中控制铁信号传导的分子机制

• 批准号: 22H02231
• 负责人: 小林 高範
• 金额: $ 11.07万
• 依托单位: Ishikawa Prefectural University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H02231/
• 关键词: 鉄欠乏; 発現制御; ユビキチンリガーゼ; 転写因子; 鉄欠乏応答; シグナル伝達; 鉄センサー

本研究では、イネの鉄センサー候補分子であるユビキチンリガーゼHRZ と他の鉄センサー候補分子IDEF1、ACO1、IMA等に着目し、これらによる鉄シグナル伝達の統御メカニズムを明らかにすることを目的としている。本年度の実績概要を以下に記す。HRZ 変異イネを親株として、IDEF1、ACO1、IMA の過剰発現および発現抑制カセットを導入した形質転換イネを作製した。T1種子を得た系統については、玄米中の金属濃度を測定した。また、水耕栽培を行い、導入遺伝子の発現と鉄欠乏応答性を解析した。いくつかの系統で、親株または単独導入イネとは異なる表現型が確認された。HRZ 変異イネの形質を相補または増強させる遺伝子を探索するスクリーニング系を検討した。HRZ の下流因子候補の過剰発現・発現抑制・ゲノム編集イネを作製した。T1種子を得た系統については、玄米中の金属濃度を測定した。また、水耕栽培を行い、導入遺伝子の発現と鉄欠乏応答性を解析した。これらのうち、bHLH型転写因子遺伝子OsbHLH064 については、ゲノム編集による変異イネおよび過剰発現イネを作製した。これらはともに鉄欠乏感受性を示した。また、過剰発現イネは鉄欠乏条件下でのみ新葉に褐変を生じた。また、HRZと相互作用して鉄の利用性を向上させるOsGRX9に最も近いイネのホモログ遺伝子OsGRX14について、ゲノム編集による変異イネを作製した。OsGRX14は鉄の利用性を低下させる可能性が示唆された。ACO1およびOsbHLH064タンパク質が26Sプロテアソーム系で分解制御を受ける可能性を見いだした。HRZプロモーター‐GUS 形質転換イネを作製し、T1種子を得た。いくつかの系統について発芽種子、幼植物、根、葉でGUSの発現を検出した。

这项研究的重点是泛素连接酶HRZ，一种用于水稻铁传感器的候选分子，以及其他用于铁传感器，IDEF1，ACO1，IMA等的候选分子，旨在阐明这些分子通过这些分子控制铁信号的机制。以下是今年表演的摘要。使用HRZ突变稻作为母水作为母菌株产生转化的水稻，并使用IDEF1，ACO1和IMA的过表达和抑制盒。对于从T1种子获得的菌株，测量了糙米中的金属浓度。此外，进行水培培养以分析转基因和铁缺乏响应能力的表达。与亲本菌株或仅引入的水稻相比，几种菌株中证实了不同的表型。检查了筛选系统以搜索补充或增强HRZ突变体特征的基因。过表达，抑制HRZ可能的下游因子，并制备了基因组编辑的水稻。对于从T1种子获得的菌株，测量了糙米中的金属浓度。此外，进行水培培养以分析转基因和铁缺乏响应能力的表达。其中，BHLH型转录因子基因OSBHLH064是通过基因组编辑和过表达的大米制备的。这两者都表现出铁缺乏敏感性。此外，过表达的大米仅在铁缺乏条件下才在新叶子中引起褐变。此外，为最接近OSGRX9的水稻同源基因OSGRX14生成了基因组编辑的突变大米，该基因与HRZ相互作用以提高铁的可用性。已经提出OSGRX14可能会降低铁的可用性。我们发现ACO1和OSBHLH064蛋白在26S蛋白酶体系统中受到降解调节的可能性。准备HRZ启动子-GUS转化的大米以获得T1种子。在发芽的种子，幼苗，根和叶子中检测到GUS的表达。

项目成果

The basic leucine zipper transcription factor OsbZIP83 and the glutaredoxins OsGRX6 and OsGRX9 are novel regulatory factors mediating iron utilization downstream of OsHRZ ubiquitin ligases

碱性亮氨酸拉链转录因子 OsbZIP83 和谷氧还蛋白 OsGRX6 和 OsGRX9 是介导 OsHRZ 泛素连接酶下游铁利用的新型调节因子

• 发表时间: 2022
• 作者: Haruka Shinkawa;Takanori Kobayashi;Naoko K. Nishizawa
• 通讯作者: Naoko K. Nishizawa

植物の鉄獲得戦略を支える分子メカニズム 植物の低鉄環境に対する適応戦略の理解とその応用

支持植物铁获取策略的分子机制：植物对低铁环境的适应策略的理解和应用

• 发表时间: 2023
• 期刊: 化学と生物
• 作者: 田畑亮;小林高範
• 通讯作者: 小林高範

OsHRZノックダウンと人工型三価鉄還元酵素の同時導入によるイネの鉄欠乏耐性と鉄蓄積の同時強化

通过OsHRZ敲低和同时引入人工三价铁还原酶同时增强水稻的缺铁耐受性和铁积累

• 发表时间: 2023
• 作者: Kobayashi Takanori;Maeda Keisuke;Suzuki Yutaro;Nishizawa Naoko K.;小林高範;小林高範・前田慶介・鈴木優太朗・西澤直子
• 通讯作者: 小林高範・前田慶介・鈴木優太朗・西澤直子

The basic leucine zipper transcription factor OsbZIP83 and the glutaredoxins OsGRX6 and OsGRX9 facilitate rice iron utilization under the control of OsHRZ ubiquitin ligases

• DOI: 10.1111/tpj.15767
• 发表时间: 2022-05-19
• 期刊: PLANT JOURNAL
• 影响因子: 7.2
• 作者: Kobayashi, Takanori;Shinkawa, Haruka;Nishizawa, Naoko K.
• 通讯作者: Nishizawa, Naoko K.

Fe-PDMA (proline-2’-deoxymugineic acid) is preferable form to uptake Fe in both strategy-I and strategy-II plants

Fe-PDMA（脯氨酸-2’-脱氧麦根酸）是策略 I 和策略 II 植物中吸收铁的优选形式

• 发表时间: 2022
• 作者: Motofumi Suzuki;Yutaro Suzuki;Kensuke Hosoda;Takanori Kobayashi;Daisei Ueno
• 通讯作者: Daisei Ueno