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。

水稻的分蘖数是决定水稻产量的因素之一。在这项研究中，我们使用胞质谷氨酰胺合酶 1;2 缺陷突变体 (gs1;2) 研究了分蘖发育和氮代谢之间的关系，该突变体通过抑制腋芽伸长来减少分蘖数量。控制机制。首先，我们利用转组学分析全面分析了gs1;2幼苗地上部分基部的转录、代谢物和植物激素的变化。结果显示，GS1;2 缺乏会显着改变代谢。 2018年，我们重点分析了gs1;2地上部分基部天冬酰胺含量的下降。天冬酰胺与谷氨酰胺一样，是主要的氮转运形式。天冬酰胺主要由天冬酰胺合成酶（AS）以谷氨酰胺为底物生物合成。在gs1;2地上部分的基部，AS1的表达水平显着降低。 AS1 的表达水平响应谷氨酰胺的供应而增加，这表明在 gs1;2 地上部分的基部，AS1 的表达降低，并且通过谷氨酰胺水平的降低而降低天冬酰胺水平。然而，AS1缺陷突变体水稻的分蘖数与野生型相似。这表明地上部分基部的谷氨酰胺合成对于分蘖伸长比天冬氨酸合成更重要。该结果发表在RICE杂志上。此外，我们还重点分析了gs1;2地上部分基部蔗糖含量的下降情况。蔗糖是光合作用的产物，也是碳的主要运输形式。细胞质果糖 1,6 双磷酸酶 2 (cFBP2)（蔗糖合成的限速酶基因）的表达水平在 gs1;2 气基中降低。在cFBP2突变体中，基础蔗糖含量和分蘖数减少。这表明cFBP2可能在分蘖生长中发挥重要作用。该结果发表在RICE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。