重力を感受する内皮細胞のオーキシン横輸送に果たす役割

• Project/Area Number: 09J09981
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: 植物分子生物・生理学
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 渡邉 千秋 東北大学, 大学院・生命科学研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2009 – 2011
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2011)
• Budget Amount: ¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000); Fiscal Year 2011: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000); Fiscal Year 2010: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000); Fiscal Year 2009: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: オーキシン排出キャリア / 植物ホルモン

Research Abstract

植物の重力応答機構の解明は、植物の重力環境への適応と進化の意味を理解する上で重要な研究課題である。本研究では、キュウリ芽生えの重力形態形成(ペグ形成)とオーキシンの輸送の関わりを明らかにすることを目的にしている。前年度までに、私はキュウリ芽生えの重力形態形成において、重力感受細胞である内皮細胞で発現するオーキシン排出キャリアCsPIN1の局在パターンを免疫組織化学的に解析し、CsPIN1が重力感受細胞である内皮細胞の細胞膜に局在し、その局在が重力刺激に応答して局在が変動することを見いだした。これらの結果より、重力刺激依存的なキュウリ芽生えの形態形成にはCsPIN1を介したオーキシンの輸送が関与するという新規モデルを提唱し、Plant Physiologyに原著論文として投稿し、論文が受理された(2012年1月)。本年度は、さらに上記の結果が真の重力応答であることを確認するために、国際宇宙ステーションを利用した宇宙実験に参加し、宇宙の微小重力環境下で育てた芽生えにおいて、前年度までの結果の再現性を検証した。その結果、宇宙実験でも前年度までの結果が再現され、重力刺激を受けたペグ形成領域では、内皮層を通って上側から下側へオーキシンが輸送されることにより、オーキシンの偏差分布が誘導される仮説を提唱した。これらの研究成果により、1920年代に提唱された「屈性の原因はオーキシンの横輸送によるオーキシン偏差分布に起因する」とするColodny-Went説の分子レベルでの理解が可能となった。本研究結果は植物生理学において極めて大きい意義を持つ研究成果であった。

Research Products

• [Journal Article] Gravistimulation changes the accumulation pattern of CsPIN1 auxin efflux facilitator in endodermis of the transition zone in cucumber seedlings (2012)
  • Author(s): Chiaki Watanabe, Nobuharu Fujii, Takeshi Nishimura, Tomokazu Koshiba, Kenichi Yanai, Takuya Hotta, Dai-Hee Kim, Motoshi Kamada, Yuko Sasagawa-Saito, Yutaka Miyazawa, Kyung-Min Kim, Hideyuki Takahashi
  • Journal Title: Plant Physiology Volume: 158 Issue: 1 Pages: 239-251
  • DOI: 10.1104/pp.111.188615
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Hormonal regulation of lateral root development in Arabidopsis modulated by MIZ1 and requirement of GNOM activity for MIZ1 function (2011)
  • Author(s): Teppei Moriwaki, Yutaka Miyazawa, Akie Kobayashi, Mayumi Uchida, Chiaki Watanabe, Nobuharu Fujii, Hidesyuki Takahashi
  • Journal Title: Plant Physiology Volume: 157 Issue: 3 Pages: 1209-1220
  • DOI: 10.1104/pp.111.186270
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Immunohistockemical analysis of the localization of an auxin efflux facilitator, CsPIN1, during gravimorphogenesis of cucumber seedlings (2011)
  • Author(s): Chiaki Watanabe, Nobuharu Fujii, Takeshi Nishimura, Yutaka Miyazawa, Tomokazu Koshiba, Hideyuki Takahashi
  • Organizer: 18^<th> International Botanical Congress
  • Place of Presentation: Melbourne, Australia
  • Year and Date: 2011-07-24
• [Presentation] キュウリ芽生えの重力形態形成時におけるCsPIN1の局在の重力応答性 (2010)
  • Author(s): 渡邉千秋
  • Organizer: 第51回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 熊本
  • Year and Date: 2010-03-20
• [Presentation] Relationship between GsPIN1 accumulation pattern and auxin content during gravimorphogenesis of cucumber seedlings (2010)
  • Author(s): 渡邉千秋
  • Organizer: 日本宇宙生物科学会第24回大会
  • Place of Presentation: 仙台
• [Presentation] キュウリ芽生えの重力形態形成に伴うCsPIN1の局在変動とIAA動態変化の解析 (2009)
  • Author(s): 渡邉千秋
  • Organizer: 第44回植物化学調節学会大会
  • Place of Presentation: 仙台
  • Year and Date: 2009-10-29
• [Book] 社会的責任学入門環境危機時代に適応する7つの教養第7章私たち一人ひとりのSR～持続可能な環境と社会のために～ (2011)
  • Author(s): 北大学生態適応GCOEチームPEM
  • Publisher: 東北大学出版会