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分子育種への応用に向けた植物ミトコンドリア多様性の基礎的解析

Research Project

Project/Area Number 11J09925
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Breeding science
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

片山 健太  東京大学, 大学院農学生命科学研究科, 特別研究員(PD)

Project Period (FY) 2011 – 2013
Project Status Completed (Fiscal Year 2013)
Budget Amount *help
¥2,400,000 (Direct Cost: ¥2,400,000)
Fiscal Year 2013: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2012: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2011: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Keywordsカルジオリピン / オルガネラ / 植物 / ミトコンドリア / 植物生理 / 育種 / 脂質 / 生体膜 / シロイヌナズナ
Research Abstract

期間全体を通し本研究課題では、ミトコンドリア形態変異体の単離、ミトコンドリア脂質の解析、ミトコンドリアの組織内分化の観察により、ミトコンドリア多様性の生理的意義を解明することを目的としていた。
第1に、ミトコンドリア形態に関わる遺伝子スクリーニング、及び、ミトコンドリア脂質の逆遺伝学的な解析では、全く異なる二つの解析手法にもかかわらず、幸運にも、双方で関連し合うと推測される因子を発見することが出来た。具体的には、後者において、動物および酵母のミトコンドリアでリン脂質の脂肪酸交換反応を担う酵素遺伝子のホモログをシロイヌナズナで同定した。そして、その遺伝子破壊植物体は、ミトコンドリアに局在するリン脂質であるカルジオリピンの変異体と同様に、ミトコンドリアの形態が変化した。一方、前者の解析で、ミトコンドリアが不揃いな変異体の原因遺伝子を同定したところ、原因遺伝子はミトコンドリアに局在するα/β加水分解酵素であり、特に保存された領域で脂質分解酵素と類似していた。そこで、前者及び後者の変異体でリピドーム解析を行ったところ、ミトコンドリアに局在されるとされる脂質で増減が見られた。また、その変化パターンは両変異体間で正反対であった。以上の結果から、動物においても未解明の、ミトコンドリアにおける形態と脂肪酸転移反応との密接な関係を植物で発見することができた。
第2に、ミトコンドリアの組織内ごとの違いやミトコンドリア関連因子の遺伝子発現を解析することで、ミトコンドリアが激しくその形を変える組織内の部位を発見した。また、ミトコンドリア分裂や配置が異常な変異体ではそれらの器官が正常に機能しなかった。さらに、それらの器官の変異体ではミトコンドリアの形態応答が異常であった。以上の解析の結果、これまでほぼ未解明のミトコンドリアの形態が植物体機能に果たす役割について推測する手がかりを得た。

Strategy for Future Research Activity

(抄録なし)

Report

(3 results)
  • 2013 Annual Research Report
  • 2012 Annual Research Report
  • 2011 Annual Research Report
  • Research Products

    (45 results)

All 2014 2013 2012 2011 Other

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 1 results) Presentation (38 results) Remarks (3 results)

  • [Journal Article] Phosphatidylglycerol biosynthesis is required for the development of embryos and normal membrane structures of chloroplasts and mitochondria in Arabidopsis.2014

    • Author(s)
      Ryo Tanoue, Megumi Kobayashi, Kenta Katayama, Noriko Nagata, Hajime Wada
    • Journal Title

      FEBS Letters

      Volume: (掲載確定) Issue: 9 Pages: 1680-1685

    • DOI

      10.1016/j.febslet.2014.03.010

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Acyl-Lipid Metabolism2013

    • Author(s)
      Yonghua Li-Beisson
    • Journal Title

      The Arabidopsis Book

      Volume: 11 Pages: e0161-e0161

    • DOI

      10.1199/tab.0161

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] T-DNA Insertion in the <i>CLS</i> Gene for Cardiolipin Synthase Affects Development of <i>Arabidopsis thaliana</i>2012

    • Author(s)
      Kenta KATAYAMA
    • Journal Title

      CYTOLOGIA

      Volume: 77 Issue: 2 Pages: 123-129

    • DOI

      10.1508/cytologia.77.123

    • NAID

      130004448172

    • ISSN
      0011-4545, 1348-7019
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] T-DNA insertion in the CLS gene for cardiolipin synthase affects development of Arabidopsis tbaliana2012

    • Author(s)
      Katayama, Kenta
    • Journal Title

      Cytologia

      Volume: 76(4) Pages: 401-407

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      片山 健太、藤岡-川本 真理、神田 雅子、山下 寛子、出村 政彬、和田 元、有村 慎一、堤 伸浩
    • Organizer
      第55回 日本植物生理学会年会
    • Place of Presentation
      富山大学(富山)
    • Year and Date
      2014-03-18
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      2013 Annual Research Report
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      出村政彬, 片山健太, 岡咲洋三, 斉藤和季, 堤伸浩, 有村慎一
    • Organizer
      第55回 日本植物生理学会年会
    • Place of Presentation
      富山大学(富山)
    • Year and Date
      2014-03-18
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      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Mitochondrial dynamics in Plants2013

    • Author(s)
      Kenta Katayama, Nagisa Nagaoka, Nobuhiro Tsutsumi, and Shin-ichi Arimura
    • Organizer
      The 4th International Symposium on Dynamics of Mitochondria (DynaMito2013)
    • Place of Presentation
      沖縄残波岬ロイヤルホテル(沖縄)
    • Year and Date
      2013-10-29
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      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Cardiolipin is required for mitochondrial inner membrane fusion and fission in Arabidopsis.2013

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      Kenta Katayama, Hana Akbari, Sayuri Tanabashi, Shin-ichi Arimura, Noriko Nagata, Margrit Frentzen, Hajime Wada, Nobuhiro Tsutsumi
    • Organizer
      The 4th International Syrnposium on Dynamics of Mitochondria (DynaMito2013)
    • Place of Presentation
      沖縄残波岬ロイヤルホテル(沖縄)
    • Year and Date
      2013-10-29
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      日高 朋美、堤 伸浩、有村 慎一
    • Organizer
      新学術領域研究「植物の環境感覚 : 刺激受容から細胞応答まで」第4回 若手の会
    • Place of Presentation
      小豆島ふるさと村(香川)
    • Year and Date
      2013-10-20
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  • [Presentation] 植物におけるミトコンドリアと気孔の解析2013

    • Author(s)
      片山 健太
    • Organizer
      新学術領域研究「植物の環境感覚 : 刺激受容から細胞応答まで」第4回若手の会
    • Place of Presentation
      小豆島ふるさと村(香川)
    • Year and Date
      2013-10-20
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      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] カルジオリピンに注目した植物ミトコンドリアの動態・機能解析2013

    • Author(s)
      片山 健太、有村 慎一、和田 元、堤 伸浩
    • Organizer
      第26回 植物脂質シンポジウム
    • Place of Presentation
      北海道大学(北海道)
    • Year and Date
      2013-09-16
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      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 植物ミトコンドリア融合における脂質の機能解析2013

    • Author(s)
      片山 健太、藤岡-川本 真理、和田 元、有村 慎一、堤 伸浩
    • Organizer
      日本植物学会第77回大会
    • Place of Presentation
      北海道大学(北海道)
    • Year and Date
      2013-09-13
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      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] ミトコンドリアにおける膜脂質代謝とその変化が膜形態のダイナミクスに与える影響2013

    • Author(s)
      片山 健太
    • Organizer
      第31回日本植物細胞分子生物学会大会・シンポジウム
    • Place of Presentation
      北海道大学(北海道)
    • Year and Date
      2013-09-11
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      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] ELMI/ELM2非依存型ミトコンドリア分裂は低温で一時的に誘導される2013

    • Author(s)
      有村 慎一・栗栖 里奈・角谷 直樹・片山 健太・堤 伸浩
    • Organizer
      第31回日本植物細胞分子生物学会大会・シンポジウム
    • Place of Presentation
      北海道大学(北海道)
    • Year and Date
      2013-09-11
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      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] カルジオリピンとミトコンドリア2013

    • Author(s)
      片山 健太
    • Organizer
      植物細胞生物学若手の会 2013東京大会
    • Place of Presentation
      東京大学(東京)
    • Year and Date
      2013-08-26
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      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 植物ミトコンドリアダイナミクスと膜代謝2013

    • Author(s)
      片山 健太
    • Organizer
      第1回 ミトコンドリア・ダイナミクス討論会
    • Place of Presentation
      亀山亭(大分)
    • Year and Date
      2013-07-22
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      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] シロイヌナズナにおけるミトコンドリア不揃い変異体fzr (fuzoroi)の解析2013

    • Author(s)
      出村政彬、片山 健太、堤伸浩、有村慎一
    • Organizer
      第1回ミトコンドリア・ダイナミクス討論会
    • Place of Presentation
      亀山亭(大分)
    • Year and Date
      2013-07-22
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      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] ゼニゴケを用いた植物ミトコンドリア分裂因子の解明2013

    • Author(s)
      長岡渚、片山 健太、堤伸浩、有村慎一
    • Organizer
      第1回 ミトコンドリア・ダイナミクス討論会
    • Place of Presentation
      亀山亭(大分)
    • Year and Date
      2013-07-22
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      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Cold treatment induces transiently mitochondrial fission that depends on DRP3 but not on ELMI in Arabidopsis thaliana.2013

    • Author(s)
      Shin-ichi Arimura, Rina Kurisu, Naoki Kadoya, Kenta Katayama, Nobuhiro Tsutsumi
    • Organizer
      The 8th International Conference for Plant Mitochondrial Biology (ICPMB2013)
    • Place of Presentation
      Rosario, Argentina
    • Year and Date
      2013-05-14
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      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Functional implications of cardiolipin on plant mitochondria2013

    • Author(s)
      Holger Eubel、Kenta KATAYAMA、Jakob Petereit、Hans-Peter Braun、Magrit Frentzen、Hajime Wada
    • Organizer
      The 8th International Conference for Plant Mitochondrial Biology (ICPMB2013)
    • Place of Presentation
      Rosario, Argentina
    • Year and Date
      2013-05-14
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      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] カルジオリピンは植物においてミトコンドリア内膜の融合に必要である2013

    • Author(s)
      片山 健太
    • Organizer
      第54回日本植物生理学会年会
    • Place of Presentation
      岡山大学 (岡山)
    • Year and Date
      2013-03-22
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      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] ゼニゴケを用いたミトコンドリア分裂因子の解析2013

    • Author(s)
      長岡 渚
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      第54回日本植物生理学会年会
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      岡山大学 (岡山)
    • Year and Date
      2013-03-22
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      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] ミトコンドリアの大きさが不揃いなシロイヌナズナ突然変異体fzr (fuzoroi)の解析2013

    • Author(s)
      出村 政彬 (片山 健太)
    • Organizer
      第54回日本植物生理学会年会
    • Place of Presentation
      岡山大学 (岡山)
    • Year and Date
      2013-03-22
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      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Cardiolipin plays important roles in plant mitochondria and development.2013

    • Author(s)
      Kenta Katayama, S. Tanabashi, N. Nagata, H. Akbari, M. Frentzen, S. Arimura, N. Tsutsumi, H. Wada.
    • Organizer
      The 8th International Conference for Plant Mitochondrial Biology (ICPMB2013)
    • Place of Presentation
      Rosario, Argentina
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      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] カルジオリピン合成酵素及びその変異体の解析2012

    • Author(s)
      片山 健太
    • Organizer
      第25回植物脂質シンポジウム
    • Place of Presentation
      甲南大学 (兵庫)
    • Year and Date
      2012-12-01
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  • [Presentation] 植物ミトコンドリアにおける膜脂質カルジオリピンの代謝と機能2012

    • Author(s)
      片山 健太
    • Organizer
      東京大学農学部研究交流会
    • Place of Presentation
      東京大学農学部 (東京)
    • Year and Date
      2012-11-29
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      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] ミトコンドリア不揃い変異体の解析2012

    • Author(s)
      出村政彬
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      新学術領域研究「植物の環境感覚 : 刺激受容から細胞応答まで」第3回若手の会
    • Place of Presentation
      浜名湖カリアック (静岡)
    • Year and Date
      2012-10-15
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      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 膜から見た植物ミトコンドリアの機能解析2012

    • Author(s)
      片山 健太
    • Organizer
      2012年度 植物科学若手研究会
    • Place of Presentation
      基礎生物学研究所 (愛知)
    • Year and Date
      2012-09-27
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      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 植物ミトコンドリアにおける脂質機能の解析2012

    • Author(s)
      片山 健太
    • Organizer
      日本植物学会第76回大会
    • Place of Presentation
      兵庫県立大学姫路書写キャンパス (兵庫)
    • Year and Date
      2012-09-16
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      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] シロイヌナズナにおけるミトコンドリア形態の解析2012

    • Author(s)
      片山 健太
    • Organizer
      日本植物形態学会第24回総会・大会
    • Place of Presentation
      兵庫県立大学姫路書写キャンパス (兵庫)
    • Year and Date
      2012-09-14
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      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 植物ミトコンドリアにおける膜脂質の代謝に関する研究2012

    • Author(s)
      片山 健太
    • Organizer
      第30回日本植物細胞分子生物学会大会・シンポジウム
    • Place of Presentation
      奈良先端科学技術大学院大学 (奈良)
    • Year and Date
      2012-08-05
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      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Cardiolipin plays crucial roles in plant mitochondria and development.2012

    • Author(s)
      Kenta Katayama
    • Organizer
      The 20th International Symposium of Plant Lipid
    • Place of Presentation
      Sevilla、Spain
    • Year and Date
      2012-07-09
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      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Biosynthesis of phosphatidylglycerol is essential for the development of thylakoid membranes.2012

    • Author(s)
      Ryo Tanoue
    • Organizer
      The 20th International Symposium of Plant Lipid
    • Place of Presentation
      Sevilla、Spain
    • Year and Date
      2012-07-09
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      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Requirement of phosphatidylglycerol for development of embryo and chloroplasts in Arabidopsis.2012

    • Author(s)
      Hajime Wada
    • Organizer
      The 20th International Symposium of Plant Lipid
    • Place of Presentation
      Sevilla、Spain
    • Year and Date
      2012-07-09
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      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Observation of plant intracellular structures by the variable incidence angle fluorescence microscopy2012

    • Author(s)
      Shin-ichi Arimura
    • Organizer
      第53回日本植物生理学会年会
    • Place of Presentation
      京都産業大学(京都府)
    • Year and Date
      2012-03-17
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      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] 物質集積部位としてのミトコンドリアの動態と高次機能2012

    • Author(s)
      堤伸浩
    • Organizer
      第53回日本植物生理学会年会
    • Place of Presentation
      京都産業大学(京都府)(招待講演)
    • Year and Date
      2012-03-16
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  • [Presentation] シロイヌナズナの胚におけるホスファチジルグリセロールの機能解析2012

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      田上遼
    • Organizer
      第53回日本植物生理学会年会
    • Place of Presentation
      京都産業大学(京都府)
    • Year and Date
      2012-03-16
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      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Essential role of phosphatidylglycerol in development of embryo2011

    • Author(s)
      Ryo Tanoue
    • Organizer
      The 4th Asian Symposium on Plant Lipids
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      香港大学(香港)中国
    • Year and Date
      2011-12-03
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  • [Presentation] 植物におけるカルジオリピンの代謝と機能2011

    • Author(s)
      片山健太
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      新学術領域研究「植物の環境感覚:刺激受容から細胞応答まで」第2回若手の会
    • Place of Presentation
      ホテルラフォーレ琵琶湖(滋賀県)
    • Year and Date
      2011-10-24
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  • [Presentation] ミトコンドリアに局在する膜脂質カルジオリピンの機能2011

    • Author(s)
      片山健太
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      「植物メリステム」若手ワークショップ
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      白浜荘(滋賀県)
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      2011-10-13
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  • [Presentation] ホスアァチジルグリセロールはシロイヌナズナの胚発生と葉緑体の分化に必要である2011

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      田上遼
    • Organizer
      第24回植物脂質シンポジウム
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      東京大学(東京都)
    • Year and Date
      2011-09-20
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    • Author(s)
      Kenta Katayama
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      Mitochondrial Dynamics : from Mechanism to Disease
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      サルディーニャ(イタリア)
    • Year and Date
      2011-09-13
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      http://sites.google.com/site/kentakatayama/

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      http://sites.google.com/site/kentakatayama/

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Published: 2011-12-12   Modified: 2024-03-26  

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