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Comprehensive analysis of the regulation of stress responses by the modulation of NADH metabolism in plants

Research Project

Project/Area Number 16H05070
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Research Field Applied molecular and cellular biology
Research InstitutionKindai University

Principal Investigator

SHIGEOKA Shigeru  近畿大学, 農学部, 教授 (80140341)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 吉村 和也  中部大学, 応用生物学部, 准教授 (90379561)
Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥17,030,000 (Direct Cost: ¥13,100,000、Indirect Cost: ¥3,930,000)
Fiscal Year 2018: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2017: ¥5,980,000 (Direct Cost: ¥4,600,000、Indirect Cost: ¥1,380,000)
Fiscal Year 2016: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Keywordsストレス応答 / レドックス制御 / Nudix hydrolase
Outline of Final Research Achievements

Plants have developed various defense systems in response to stress environments which is modulated by changes in the cellular redox state as signals. In this study, we tried to reveal physiological significance of the NADH metabolism in plant cells by the NADH pyrophosphohydrolases, AtNUDX6 and 7. It was demonstrated that the expression of AtNUDX6 and 7 is regulated in tissue-specific and stress-type-specific manners, and the modulation of intracellular NADH levels by these enzymes is involved in the abiotic stress responses through the regulation of expression of various genes. On the other hand, either AtNUDX6 and 7 proteins themselves or interaction of them with other regulatory proteins were found to play roles in the regulation of biotic stress responses. We identified the interactor for AtNUDX6 which might be involved in the biotic stress responses.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

細胞内レドックス状態、すなわち酸化物質と還元物質レベルのバランスを適切に調節することは植物の様々な生理機能の発現に不可欠であるが、生物の主要な還元物質であるNADHのレドックス変化のシグナルとしての意義については現在までほとんど研究されていなかった。本研究により、植物だけでなく、生物界全般におけるNADH代謝やレドックス制御に関する基盤情報を得ることができた。得られた知見を利用することで、将来的には植物の環境ストレス耐性能の強化はもちろんのこと、エネルギー代謝系の制御や栄養素としてのナイアシンの高蓄積など、様々な有用形質を有する作物の分子育種技術に応用することができる。

Report

(4 results)
  • 2018 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • Research Products

    (43 results)

All 2019 2018 2017 2016

All Journal Article (15 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 7 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (28 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] The basic helix-loop-helix transcription factor, bHLH11 functions in the iron-uptake system in Arabidopsis thaliana.2019

    • Author(s)
      Tanabe N., Noshi M., Mori D., Nozawa K., Tamoi M. and Shigeoka S.
    • Journal Title

      Journal of Plant Research

      Volume: 132 Issue: 1 Pages: 93-105

    • DOI

      10.1007/s10265-018-1068-z

    • NAID

      40021808111

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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Sugar Transporter Protein 1 (STP1) contributes to regulation of the genes involved in shoot branching via carbon partitioning in Arabidopsis.2019

    • Author(s)
      Otori K., Tanabe N., Tamoi M.* and Shigeoka S.
    • Journal Title

      Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry

      Volume: 83 Issue: 3 Pages: 472-481

    • DOI

      10.1080/09168451.2018.1550355

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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Modulation of the subcellular levels of redox cofactors by Nudix hydrolases in chloroplasts.2019

    • Author(s)
      Ogawa T, Yoshimura K.
    • Journal Title

      Environmental and Experimental Botany

      Volume: 161 Pages: 57-66

    • DOI

      10.1016/j.envexpbot.2018.11.002

    • NAID

      120007038034

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      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Clade Ib basic helix-loop-helix transcription factor, bHLH101, acts as a regulatory component in photo-oxidative stress responses.2018

    • Author(s)
      Noshi M., Tanabe N., Okamoto Y., Mori D., Ohme-Takagi M.,Tamoi M. and Shigeoka S.
    • Journal Title

      Plant Science

      Volume: 274 Pages: 101-108

    • DOI

      10.1016/j.plantsci.2018.05.012

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  • [Journal Article] Biosynthesis and regulation of ascorbic acid in plants.2018

    • Author(s)
      Ishikawa T., Maruta T., Yoshimura K., Smirnoff N.
    • Journal Title

      Antioxidants and Antioxidant Enzymes in Higher Plants. Gupta D., Palma J., Corpas F. (Eds.) Springer International Publishing

      Volume: - Pages: 163-179

    • DOI

      10.1007/978-3-319-75088-0_8

    • ISBN
      9783319750873, 9783319750880
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  • [Journal Article] Chemistry and metabolism of ascorbic acid in plants.2018

    • Author(s)
      Yoshimura K., Ishikawa T.
    • Journal Title

      Ascorbic Acid in Plant Growth, Development and Stress Tolerance. Hossain MA, Munne-Bosch S, Burritt DJ, Vivancos PD, Fujita M, Lorence A (Eds.)

      Volume: - Pages: 1-23

    • DOI

      10.1007/978-3-319-74057-7_1

    • ISBN
      9783319740560, 9783319740577
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  • [Journal Article] 葉緑体から核への直接的なH2O2シグナル輸送~逆行性シグナルとアスコルビン酸ペルオキシダーゼ~2018

    • Author(s)
      三冨弦、寺井佑介、吉村和也、石川孝博、丸田隆典
    • Journal Title

      ビタミン

      Volume: 印刷中

    • NAID

      130007628788

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    • Author(s)
      﨑下絢子、田部記章、田茂井政宏、吉村和也、重岡成
    • Journal Title

      ビタミン

      Volume: 印刷中

    • NAID

      130007685192

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      2017 Annual Research Report
  • [Journal Article] Biochemistry and Physiology of Vitamins in Euglena.2017

    • Author(s)
      Watanabe F., Yoshimura K., Shigeoka S.
    • Journal Title

      Euglena: Biochemistry, Cell and Molecular Biology, Schwartzbach, S.D. and Shigeoka, S. (Eds.), Advances in Experimental Medicine and Biology

      Volume: 979 Pages: 65-85

    • DOI

      10.1007/978-3-319-54910-1_5

    • ISBN
      9783319549088, 9783319549101
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  • [Journal Article] 植物におけるトリニトロトルエン毒性 ~モノデヒドロアスコルビン酸還元酵素の関与~2017

    • Author(s)
      寺井佑介、吉村和也、石川孝博、丸田隆典
    • Journal Title

      ビタミン

      Volume: 90 Pages: 366-368

    • NAID

      130007413119

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  • [Journal Article] デヒドロアスコルビン酸還元酵素の新たな役割 ~酸化型グルタチオンを介した細胞死誘導への寄与~2017

    • Author(s)
      寺井佑介、三冨弦、吉村和也、石川孝博、丸田隆典
    • Journal Title

      ビタミン

      Volume: 91 Pages: 660-662

    • NAID

      130007537598

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      2017 Annual Research Report
  • [Journal Article] Recent advances in functional analysis of plant Nudix hydrolase family—novel roles of metabolic regulation of GDP-D-mannose and NADH—2016

    • Author(s)
      小川貴央、吉村和也、重岡成
    • Journal Title

      生化学

      Volume: 88 Issue: 6 Pages: 752-755

    • DOI

      10.14952/SEIKAGAKU.2016.880752

    • NAID

      40021054357

    • ISSN
      0037-1017
    • Year and Date
      2016-12-25
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      2016 Annual Research Report
  • [Journal Article] Activation of NADPH-recycling systems in leaves and roots of Arabidopsis thaliana under arsenic-induced stress conditions is accelerated by knock-out of Nudix hydrolase 19 (AtNUDX19) gene.2016

    • Author(s)
      Corpas F. J., Aguayo-Trinidad S., Ogawa T., Yoshimura K, and Shigeoka S.
    • Journal Title

      Journal of Plant Physiology

      Volume: 192 Pages: 81-89

    • DOI

      10.1016/j.jplph.2016.01.010

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      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Modulation of NADH Levels by Arabidopsis Nudix Hydrolases, AtNUDX6 and 7, and the Respective Proteins Themselves Play Distinct Roles in the Regulation of Various Cellular Responses Involved in Biotic/Abiotic Stresses.2016

    • Author(s)
      Ogawa T., Muramoto K., Takada R., Nakagawa S., Shigeoka S. and Yoshimura K.
    • Journal Title

      Plant & Cell Physiology

      Volume: 57 Issue: 6 Pages: 1295-1308

    • DOI

      10.1093/pcp/pcw078

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      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Loss-of-function of an Arabidopsis NADPH pyrophosphohydrolase, AtNUDX19, impacts on the pyridine nucleotides status and confers photooxidative stress tolerance.2016

    • Author(s)
      Maruta T., Ogawa T., Tsujimura M., Ikemoto K., Yoshida T., Takahashi H., Yoshimura K., and Shigeoka S.
    • Journal Title

      SCIENTIFIC REPORTS

      Volume: - Issue: 1

    • DOI

      10.1038/srep37432

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      2016 Annual Research Report
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  • [Presentation] 鉄取り込みを負に制御するシロイヌナズナ bHLH11 の転写機構の解析2019

    • Author(s)
      野澤昂太郎、田部記章、田茂井政宏、重岡 成
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      日本農芸化学会2019年度大会
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      日本農芸化学会2019年度大会
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      難波純也、丸田隆典、石川孝博、吉村和也、重岡 成、小川貴央
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      第60回 日本植物生理学会 年会 名古屋大学
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      大原晨亜、田部記章、吉村和也、田茂井政宏、重岡 成
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      菊池円架、難波純也、丸田隆典、石川孝博、吉村和也、重岡 成、小川貴央
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      日本ビタミン学会第70回大会
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      石川孝博、丸田隆典、小川貴央、吉村和也、瀬古友梨恵、重岡 成、Mike Page、Nicholas Smirnoff
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      日本ビタミン学会第70回大会
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      大原晨亜、田部記章、田茂井政宏、吉村和也、重岡成
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      第59回日本植物生理学会年会
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      菊池円架、難波純也、丸田隆典、石川孝博、吉村和也、重岡 成、小川貴央
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      第59回日本植物生理学会年会
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      﨑下絢子、中川泰斗、田部記章、田茂井政宏、重岡 成
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      日本農芸化学会 2018年度大会
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      日本農芸化学会 2018年度大会
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      吉村和也、中川奨也、小川貴央、田部記章、田茂井政宏、重岡成
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      日本農芸化学会2017年度大会
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      京都女子大学(京都府京都市)
    • Year and Date
      2017-03-20
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      田部記章、大原晨亜、吉村和也、田茂井政宏、重岡成
    • Organizer
      日本農芸化学会2017年度大会
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      京都女子大学(京都府京都市)
    • Year and Date
      2017-03-19
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  • [Presentation] NPR1依存的 SA シグナル経路の制御に関与 するシロイヌナズナ Nudix hydrolase 6 (AtNUDX6)の相互作用因子の同定および 機能解析2017

    • Author(s)
      中川奨也、小川貴央、田部記章、田茂井政宏、吉村和也、重岡成
    • Organizer
      第58回日本植物生理学会大会
    • Place of Presentation
      鹿児島大学(鹿児島県鹿児島市)
    • Year and Date
      2017-03-18
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      吉村和也、松原龍之介、竹尾香捺子、崎山佳祐、石川孝博
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      第58回日本植物生理学会大会
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      鹿児島大学(鹿児島県鹿児島市)
    • Year and Date
      2017-03-16
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      田部記章、大原晨亜、吉村和也、田茂井政宏、重岡成
    • Organizer
      第58回日本植物生理学会大会
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      鹿児島大学(鹿児島県鹿児島市)
    • Year and Date
      2017-03-16
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      Keisuke Sakiyama, Kazuya Yoshimura, Takanori Maruta, Takahisa Ogawa, Mike Page, Nicholas Smirnoff, Takahiro Ishikawa
    • Organizer
      International Symposium on Plant Photobiology (ISPP)
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  • [Presentation] シロイヌナズナNADH加水分解酵素,AtNUDX6および7の相互作用因子の探索と機能解析2017

    • Author(s)
      野津昌史、丸田隆典、石川孝博、澤 嘉弘、吉村和也、重岡 成、小川貴央
    • Organizer
      第40回日本分子生物学会年会
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      松原龍之介、竹尾香捺子、崎山佳祐、石川孝博、吉村和也
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      第39回日本分子生物学会年会
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      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
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      2016-12-02
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      中川奨也、小川貴央、吉村和也、重岡成
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      第39回日本分子生物学会年会
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      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
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      2016-11-30
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      中川奨也、小川貴央、吉村和也、重岡成
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      日本ビタミン学会第68回大会
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      富山国際会議場(富山県富山市)
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      伊藤史帆、大北由佳、重岡成、吉村和也
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      日本ビタミン学会第68回大会
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      富山国際会議場(富山県富山市)
    • Year and Date
      2016-06-18
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Published: 2016-04-21   Modified: 2020-03-30  

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