栄養器官のデンプン合成制御による次世代型作物の作出に向けた分子基盤の確立

通过控制营养器官中的淀粉合成，为创造下一代作物奠定分子基础

• 批准号: 16J03481
• 负责人: 森田 隆太郎
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Kobe University
• 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 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16J03481/
• 关键词: 澱粉生合成制御; イネ; 稲わら; 転写因子; バレイショ; デンプン生合成制御; バイオエタノール

CO2 Responsive CCT Protein (CRCT) はイネの葉鞘・稈における澱粉生合成転写制御因子である．本研究の目的はCRCTの分子機構の解明とCRCTを利用した作物の改良である.研究A.「CRCTの分子機能解析」 研究計画を変更しCRCTタンパク質の安定性を解析したところ，CRCTはタンパク質抽出液中で瞬時に分解された．そこでCRCTが分解されない条件検討を行いゲルろ過クロマトグラフィー法によりCRCTが生体内で複合体を形成していることを解明した．CRCTは主に葉鞘の維管束で発現するが，葉鞘の柔細胞の澱粉生合成を制御する．そこで澱粉生合成関連遺伝子の発現の組織特異性をプロモーター::GUS形質転換イネを作出して解析した．しかし，澱粉生合成関連遺伝子は維管束のみならず他の組織でも発現し，CRCTの発現パターンと一致しなかった．研究B.「稲わらのデンプン蓄積量の品種間差」 栽培イネ品種の稲わらの澱粉含量には品種間差がある．そこでCRCTと稲わらの澱粉含量の品種間差の関係を解析した．栄養生長期，出穂後0, 10, 20日目の葉鞘を用いてCRCTの発現量と澱粉生合成関係遺伝子の発現量や澱粉含量との関係を解析したところ，多くの澱粉合成関連遺伝子の発現量とCRCTの発現量に全生育期間を通して高い相関が認められた．CRCTの発現量と葉鞘の澱粉含量には明確な相関は認められなかった．また，解析に用いたイネ品種のCRCTのプロモーター領域約2 kbの遺伝子配列を解析したところ，品種による違いは認められなかった．研究C.「CRCTオーソログの機能解析」 ジャガイモオーソログ遺伝子StCRCTの発現解析を行ったところ，StCRCTは澱粉生合成や塊茎形成が促進される場合，発現量が増加することがわかった．また，形質転換ジャガイモの作出には至らなかった．

二氧化碳反应性CCT蛋白（CRCT）是稻片鞘和碳膜中淀粉生物合成的转录调节剂。这项研究的目的是阐明CRCT的分子机制，并使用CRCT改善农作物。研究A.“ CRCT的分子功能分析”时，当我们更改研究计划并分析CRCT蛋白的稳定性时，CRCT立即在蛋白质提取物中降解。因此，我们研究了未降解CRCT的条件，并发现CRCT通过凝胶过滤色谱法在体内形成复合物。 CRCT主要在叶鞘的血管束中表达，但它调节叶鞘鞘实质细胞中的淀粉生物合成。因此，通过创建启动子:: gus转化的水稻来分析淀粉生物合成相关基因表达的组织特异性。然而，淀粉生物合成相关的基因不仅在血管束中表达，而且在其他组织中也表达，并且与CRCT的表达模式不匹配。研究B.“稻草中淀粉积累的各种差异”在栽培大米品种中淀粉含量存在差异。因此，我们分析了CRCT和稻草之间不同种类的淀粉含量之间的关系。当我们使用淀粉生物合成相关的基因和淀粉含量的表达水平与前进后20天的0、10和20天分析淀粉生物合成相关基因的表达水平与淀粉含量之间的关系时，我们发现在许多淀粉合成基因的表达水平与整个CRCT的表达水平之间观察到很高的相关性。 CRCT的表达水平与叶鞘的淀粉含量之间没有明显的相关性。此外，当我们分析用于分析的水稻品种CRCT的大约2 kb启动子区域的基因序列时，未观察到差异，具体取决于品种。研究C.“ CRCT直系同源物的功能分析”当我们对马铃薯直系同源基因STCRCT进行表达分析时，我们发现当淀粉生物合成和块茎形成时，STCRCT提高了表达水平。此外，没有实现转化的土豆的生产。

项目成果

CO2 応答性 CCT タンパク質 CRCT はイネ栄養器官のデンプン合成制御に働く

CO2响应性CCT蛋白CRCT调节水稻营养器官中的淀粉合成

• 发表时间: 2017
• 作者: Morita R.;Inoue K.;Ikeda K.;Hatanaka T.;Misoo S.;Fukayama H;林龍之介，横山音，津釜大輔，森田隆太郎，深山浩，藤野介延;森田隆太郎，深山浩
• 通讯作者: 森田隆太郎，深山浩

Starch Content in Leaf Sheath Controlled by CO2 Responsive CCT Protein is a potential Determinant of Photosynthetic Capacity in Rice Grown under Elevated CO2 Condition

CO2 响应性 CCT 蛋白控制的叶鞘淀粉含量是高 CO2 条件下生长的水稻光合能力的潜在决定因素

• 发表时间: 2016
• 作者: Morita R;Hatanaka T;Misoo S;Fukayama H
• 通讯作者: Fukayama H

バレイショにおけるイネCRCT遺伝子のオーソログの解析

马铃薯水稻CRCT基因直系同源物分析

• 发表时间: 2018
• 作者: Morita R.;Inoue K.;Ikeda K.;Hatanaka T.;Misoo S.;Fukayama H;林龍之介，横山音，津釜大輔，森田隆太郎，深山浩，藤野介延
• 通讯作者: 林龍之介，横山音，津釜大輔，森田隆太郎，深山浩，藤野介延

Functional Analysis of Protein Targeting to Starch 1 (PTST1) Orthologous Gene in Rice

水稻淀粉靶向蛋白 1 (PTST1) 直系同源基因的功能分析

• 发表时间: 2017
• 作者: Morita R.;Inoue K.;Ikeda K.;Hatanaka T.;Misoo S.;Fukayama H;林龍之介，横山音，津釜大輔，森田隆太郎，深山浩，藤野介延;森田隆太郎，深山浩;森田隆太郎，寺村浩，荻野千秋，近藤昭彦，深山浩;Ryutaro Morita
• 通讯作者: Ryutaro Morita

デンプン合成制御因子CRCTが稲わらを用いたバイオエタノール生産に及ぼす効果

淀粉合成调节剂CRCT对稻草生产生物乙醇的影响

• 发表时间: 2017
• 作者: Morita R.;Inoue K.;Ikeda K.;Hatanaka T.;Misoo S.;Fukayama H;林龍之介，横山音，津釜大輔，森田隆太郎，深山浩，藤野介延;森田隆太郎，深山浩;森田隆太郎，寺村浩，荻野千秋，近藤昭彦，深山浩
• 通讯作者: 森田隆太郎，寺村浩，荻野千秋，近藤昭彦，深山浩