環境ストレスにおける光合成色素の役割の解明

阐明光合色素在环境胁迫中的作用

基本信息

批准号：
17J40117
负责人：
小田(山溝) 千尋
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Japan International Research Center for Agricultural Sciences
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-26 至 2020-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

地球温暖化や干ばつによる農地の悪化は深刻度を増しており、飢餓に直面している人たちが多く住む地域では自然に頼った農業を行っているため、環境条件が食糧の生産に大きな影響を与える。環境ストレスにおける光合成色素の役割を明らかにし、厳しい環境条件下においても生育できる植物の光合成色素量を制御することで、単位面積あたりの収量や栄養価を高めることを目指した。本研究では、複数のクロロフィル分解酵素遺伝子の発現を誘導する転写因子（CDR1）の発現がABAによって誘導されることから、ストレス耐性におけるCDR1の役割について検証を行った。本転写因子の変異体は、灌水停止処理後に再灌水を行った際の生存率が野生株よりも有意に高く、乾燥ストレス耐性の向上が示された。発現解析の結果、変異体では野生株よりも早く乾燥ストレス応答性遺伝子の発現上昇が認められた。また、低濃度のABA培地においても変異体では発芽抑制が認められた。以上の結果から、cdr1変異体では、ABAに敏感に応答して乾燥ストレス応答性遺伝子の発現をより早く効果的に稼働させることで、乾燥ストレス耐性が向上したと考えられた。また、クロロフィル合成の鍵酵素遺伝子を含む複数の生合成酵素遺伝子の発現を制御する転写因子としてCBR1を同定した。このグループの発現は、乾燥やABA処理によって誘導され、複数のクロロフィル生合成酵素遺伝子の発現を負に制御することを明らかにした。乾燥ストレス時に、CDR1はクロロフィル分解を正に制御し、CBR1はクロロフィル合成を負に制御していることを本研究で明らかにした。乾燥ストレス時にクロロフィル蓄積が低下する現象の生理学的な意義はまだ未解明のままであるが、その分子機構について重要な知見を得ることに成功した。本年度は、光合成色素であるクロロフィルとカロテノイドに関する論文1報と学会発表3件を共著者として発表した。

由于全球变暖和干旱，农田的恶化变得越来越严重，在许多人面临饥饿依赖自然的地区，环境条件对粮食生产产生了重大影响。目的是阐明光合色素在环境压力中的作用，并通过控制即使在严重的环境条件下也可以生长的植物中光合色素的量来增加单位面积的产量和营养价值。在这项研究中，我们检查了CDR1在应激抗性中的作用，因为ABA诱导的转录因子（CDR1）诱导多种叶绿素降解酶基因的表达。当灌溉停止治疗后，该转录因子的突变体的存活率明显高于野生菌株，这表明干旱胁迫耐受性的提高。表达分析表明，突变体比野生菌株更快地表明，干旱应激响应基因的表达增加。此外，在低浓度的ABA培养基中，突变体中观察到发芽抑制。从以上结果来看，人们认为CDR1突变体通过反应反应ABA并通过更有效地激活干旱应激反应式基因的表达来改善干旱胁迫的抵抗力。此外，CBR1被确定为调节多种生物合成酶基因表达的转录因子，包括叶绿素合成的关键酶基因。据表明，该组中的表达是通过干燥和ABA处理诱导的，并且负调节多个叶绿素生物合成酶基因的表达。这项研究表明，CDR1阳性调节叶绿素降解，CBR1在干旱胁迫期间对叶绿素的合成负面调节。干旱胁迫期间叶绿素积累现象的生理意义降低尚不清楚，但我们已经成功地获得了有关其分子机制的重要知识。今年，我合着了一篇关于光合染料叶绿素和类胡萝卜素的论文，以及三个学术演讲。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

カロテノイド酸化開裂酵素遺伝子のCRISPR/Cas9システムを用いたゲノム編集によるアサガオの花色改変

利用CRISPR/Cas9系统对类胡萝卜素氧化裂解酶基因进行基因组编辑来修饰牵牛花颜色

DOI：
发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
0
作者：
佐々木郁弥;渡邊健太;山溝千尋;岸本早苗;小野公代;大宮あけみ;小野道之;佐々木郁弥・渡邊健太・山溝千尋・岸本早苗・小野公代・大宮あけみ・小野道之;木村りな・小田桃子・堀川あゆ美・牧野治子・小田（山溝）千尋・大宮あけみ・小嶋美紀子・竹林裕美子・榊原均・太田垣駿吾・白武勝裕;小田（山溝）千尋・大宮あけみ・光田展隆・坂本真吾・中道範人・藤田泰成;小田（山溝）千尋・大宮あけみ・光田展隆・坂本真吾・藤田泰成;岸本早苗・小田（山溝）千尋・大宮あけみ;小田（山溝）千尋・光田展隆・坂本真吾・大宮あけみ;渡邊健太・山溝千尋・小野公代・大宮あけみ・小野道之
通讯作者：
渡邊健太・山溝千尋・小野公代・大宮あけみ・小野道之

Overexpression of carotenogenic genes in the Japanese morning glory Ipomoea (Pharbitis) nil

日本牵牛花 Ipomoea (Pharbitis) 中胡萝卜素基因的过度表达nil

DOI：
10.5511/plantbiotechnology.17.1016a
发表时间：
2017
期刊：
Plant Biotechnology
影响因子：
1.6
作者：
Kenta Watanabe;Chihiro Oda-Yamamizo;Kimiyo Sage-Ono;Akemi Ohmiya;Michiyuki Ono
通讯作者：
Michiyuki Ono

Heterologous Expression of Chimeric Repressor of Arabidopsis ANAC046 Delays Chlorophyll Degradation in Petunia Flowers