イネの生産性を規定する分げつ成長の窒素代謝を介した分子統御機構の解明

阐明氮代谢介导的分蘖生长分子控制机制，调节水稻生产力

基本信息

批准号：
16J01799
负责人：
大橋美和
金额：
$ 1.6万
依托单位：
Nagoya University (2017-2018)Tohoku University (2016)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-04-22 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

イネの分げつ数は、コメの収量を規定する一因である。本研究では、腋芽の伸長抑制により分げつ数が減少する、サイトゾル型グルタミン合成酵素1;2欠損変異体(gs1;2)を用いて、分げつ発達と窒素代謝の関連性及びその分子統御機構の解明を目指した。まず、トランスオミクス解析により、gs1;2幼植物地上部基部での転写・代謝産物及び植物ホルモンの変動を網羅的に解析した。その結果、GS1;2欠損が、代謝を大きく変化させることが明らかになった。平成30年度は、gs1;2地上部基部のアスパラギン量の減少に着目して解析を行った。アスパラギンは、グルタミンと同様に、主要な窒素の転流形態である。アスパラギンは、グルタミンを基質として、主にアスパラギン合成酵素(AS)によって生合成される。gs1;2地上部基部では、AS1の発現量が顕著に減少した。グルタミン供給に応答してAS1の発現量が増加したことから、gs1;2地上部基部では、グルタミン量の減少を介して、AS1の発現低下とアスパラギン量の減少が起きていることが示唆された。しかし、AS1欠損変異体イネでは、分げつ数は野生型と同程度であった。このことより、地上部基部でのAsn合成よりもGln合成が、分げつ伸長への重要性が高いことが示唆された。この成果は、RICE誌で公表した。さらに、gs1;2地上部基部のスクロース量の減少にも着目して解析した。スクロースは、光合成産物かつ炭素の主要な輸送形態である。gs1;2地上部基部では、スクロース合成の律速酵素の遺伝子であるサイトゾル型フルクトース1, 6ビスホスファターゼ2 (cFBP2)の発現量が減少した。cFBP2変異体では、基部のスクロース量および分げつ数が減少した。このことより、cFBP2が分げつ生長において重要な役割を担う可能性が示唆された。この成果は、RICE誌で公表した。

大米中的分ers数量是定义水稻产量的一个因素。在这项研究中，我们旨在阐明使用胞质谷氨酰胺合酶1; 2缺陷突变体（GS1; 2）之间的分er发育与氮代谢与其分子控制机制之间的关系，从而减少了由于轴基芽的抑制作用而导致的耕作数量。首先，我们通过跨跨组分分析全面分析了GS1; 2幼苗底部的转录，代谢产物和植物激素的变化。结果表明，GS1; 2缺乏症显着改变了新陈代谢。在2018财年，进行了分析，重点是在地上GS1; 2; 2的基础上的天冬酰胺含量减少。与谷氨酰胺一样，天冬酰胺是主要的氮换向形式。天冬酰胺主要通过使用谷氨酰胺作为底物的天冬酰胺合酶（AS）生物合成。 GS1; 2 AS1的表达水平在地上底座的高度上显着降低。 AS1对谷氨酰胺供应的表达增加表明，在GS1; 2地面的基础上，AS1表达的降低以及通过谷氨酰胺水平降低而发生的天冬酰胺水平降低。但是，在As1缺陷稻米中，分er的计数与野生型相似。这表明GLN的合成对于分er的伸长率比ASN合成在地上基础上更为重要。该结果发表在《赖斯》杂志上。此外，我们还专注于在地上GS1; 2底部的蔗糖含量减少。蔗糖是光合产品和碳的主要运输形式。 GS1; 2降低了胞质果糖1,6双磷酸酶2（CFBP2）的表达水平，即用于蔗糖合成的限速酶基因的表达水平。 CFBP2突变体降低了碱性蔗糖和分er计数。这表明CFBP2可能在分er的生长中起重要作用。该结果发表在《赖斯》杂志上。

项目成果

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DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Reduction in sucrose contents by downregulation of fructose-1,6-bisphosphatase 2 causes tiller outgrowth cessation in rice mutants lacking glutamine synthetase1;2

DOI：
10.1186/s12284-018-0261-y
发表时间：
2018-12
期刊：
Rice
影响因子：
5.5
作者：
Miwa Ohashi;Keiki Ishiyama;M. Kusano;A. Fukushima;S. Kojima;T. Hayakawa;T. Yamaya
通讯作者：
Miwa Ohashi;Keiki Ishiyama;M. Kusano;A. Fukushima;S. Kojima;T. Hayakawa;T. Yamaya

Cytosolic Glutamine Synthetase1;2 Contributes to Nitrogen-Dependent Biosynthesis of Cytokinin Required for Rice Tillering.

胞浆谷氨酰胺合成酶 1;2 有助于水稻分蘖所需细胞分裂素的氮依赖性生物合成。