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Elucidation of the light-dependent exothermic molecular mechanism that supports body temperature oscillations in cycad

Research Project

Project/Area Number 17K07762
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Applied biochemistry
Research InstitutionUniversity of Miyazaki

Principal Investigator

Ito-Inaba Yasuko  宮崎大学, 農学部, 准教授 (80400191)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2018: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Keywords発熱植物 / ソテツ / シアン耐性呼吸酵素 / ミトコンドリア / 光シグナル伝達 / 体温振動
Outline of Final Research Achievements

Cone thermogenesis is a widespread phenomenon in cycads. The most commonly proposed role for plant thermogenesis is to promote the emission of volatiles that may serve to attract pollinators. In this study, we investigated thermogenic properties and mitochondrial function/morphology in thermogenic cycad species, Cycas revoluta. Both male and female cones generated heat, but heat producing ability of male cones is more significant than that of female. Thermal image of the male cone was successfully taken by an infrared thermal camera, and this image was adopted on the cover by Plant Physiology (June 2019). Ultrastructural and biochemical analyses revealed that the existence of a population of mitochondria with a distinct morphology and with a high capacity of alternative respiratory pathway in thermogenic tissues, microsporophylls. These results suggest that distinctive mitochondrial morphology and AOX-mediated respiration in microsporophylls might play a role in cycad thermogenesis.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ソテツ(Cycas revoluta)は、種子植物の中でも特に原始的な性質を持つことが知られており、九州南部や沖縄諸島を含む亜熱帯地域に広く安定的に分布する。これまで植物の発熱分子機構研究はサトイモ科などの被子植物を中心に展開されたが、本研究により、十分な発熱能力を有するC. revolutaは、発熱の基本的メカニズムを理解する上で今後重要な植物材料となり得ることを示した。将来的に、これらの植物を用いて花の発熱を支えるしくみを明らかとすれば、寒冷環境下における植物の成長遅延回避や、花における匂い成分の合成・飛散を助ける技術の開発につながることが期待できる。

Report

(4 results)
  • 2019 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2018 Research-status Report
  • 2017 Research-status Report
  • Research Products

    (23 results)

All 2020 2019 2018 2017 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (20 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 2 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Installation of authentic BicA and SbtA proteins to the chloroplast envelope membrane is achieved by the proteolytic cleavage of chimeric proteins in Arabidopsis2020

    • Author(s)
      Uehara Susumu、Sei Ayane、Sada Misaki、Ito-Inaba Yasuko、Inaba Takehito
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 10 Issue: 1 Pages: 2353-2353

    • DOI

      10.1038/s41598-020-59190-1

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Alternative oxidase capacity of mitochondria in microsporophylls may function in cycad thermogenesis2019

    • Author(s)
      Ito-Inaba Yasuko、Sato Mayuko、Sato Mitsuhiko P、Kurayama Yuya、Yamamoto Haruna、Ohata Mizuki、Ogura Yoshitoshi、Hayashi Tetsuya、Toyooka Kiminori、Inaba Takehito
    • Journal Title

      Plant Physiology

      Volume: 180 Issue: 2 Pages: 743-756

    • DOI

      10.1104/pp.19.00150

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] ザゼンソウ花序の発熱期に発現が誘導される糖輸送体SWEETsの同定と解析2020

    • Author(s)
      大坪雅、佐藤光彦、前川春彦、小椋義俊、林哲也、稲葉丈人、稲葉靖子
    • Organizer
      第61回日本植物生理学会年会
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  • [Presentation] ソテツ(Cycas revoluta)雄花の発熱におけるミトコンドリア形態とシアン耐性呼吸経路の役割2020

    • Author(s)
      稲葉靖子、大畠瑞希、山本知奈、稲葉丈人
    • Organizer
      第61回日本植物生理学会年会
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  • [Presentation] iTRAQ法を用いた転写因子GLK1相互作用因子の探索2020

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      堀之内冬紅,湯淺日菜子,稲葉靖子,森仁志,稲葉丈人
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    • Organizer
      日本農芸化学会 2020年度大会
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      稲葉靖子
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    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 亜熱帯地域に自生する裸子植物ソテツ (Cycas revoluta) の発熱諸特性と発熱分子機構2019

    • Author(s)
      稲葉靖子
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      第11回トランスポーター研究会九州部会
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    • Invited
  • [Presentation] 発熱期ザゼンソウの花序で発現が誘導される糖輸送体の局在と機能の解析2019

    • Author(s)
      大坪雅,前川春彦,稲葉丈人,稲葉靖子
    • Organizer
      第11回トランスポーター研究会九州部会
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  • [Presentation] 葉緑体内包膜への重炭酸イオン輸送体の導入と形質転換植物の解析2019

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      上原晋,清絢音,佐田美咲,稲葉靖子,稲葉丈人
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      第11回トランスポーター研究会九州部会
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  • [Presentation] 重炭酸イオン輸送体BicA及びSbtAを共発現するシロイヌナズナの作出2019

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      佐田美咲,上原晋,稲葉靖子,稲葉丈人
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      日本農芸化学会 2019年度西日本・中四国支部合同大会
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  • [Presentation] 転写因子Golden2-like1(GLK1)のDNA結合配列の探索2019

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      伊東恵, 堀之内冬紅, 稲葉靖子, 稲葉丈人
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      日本農芸化学会 2019年度西日本・中四国支部合同大会
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  • [Presentation] 重炭酸イオン輸送体を導入したシロイヌナズナにおける葉緑体関連タンパク質の変動2019

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      上原晋,稲葉靖子,稲葉丈人
    • Organizer
      第60回日本植物生理学会年会
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  • [Presentation] 相補株を用いたシロイヌナズナGLK1タンパク質複合体の探索2019

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      堀之内冬紅,湯淺日菜子,稲葉靖子,稲葉丈人
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      第60回日本植物生理学会年会
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  • [Presentation] 低温がスイートピー切り花の花持ち効果に与える影響の検証2018

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      深町翠,岡杏里砂,梶浦正典,姫野将平,稲葉丈人,鉄村琢哉,稲葉靖子
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      園芸学会平成30年度秋季大会
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  • [Presentation] シロイヌナズナの低温応答を阻害する化合物が遺伝子発現に及ぼす影響2018

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      三原良太,稲葉靖子,稲葉丈人
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      日本農芸化学会 2018年度西日本支部大会
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  • [Presentation] 抗体を用いたシロイヌナズナGLK1タンパク質複合体の精製条件の検討2018

    • Author(s)
      堀之内冬紅,湯淺日菜子,稲葉靖子,稲葉丈人
    • Organizer
      日本農芸化学会 2018年度西日本支部大会
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      2018 Research-status Report
  • [Presentation] シロイヌナズナのtop1a変異体のスクリーニングとその低温応答の解析2018

    • Author(s)
      牛山真里,三原良太,稲葉靖子,稲葉丈人
    • Organizer
      日本農芸化学会 2018年度西日本支部大会
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      2018 Research-status Report
  • [Presentation] プラスチドシグナルと植物ホルモンの相互作用による葉緑体発達の制御2018

    • Author(s)
      稲葉丈人,廣澤嘉洸,多田朱里,松浦恭和,森泉,小椋義俊,林哲也,上原晋,稲葉靖子
    • Organizer
      蛋白質と酵素の構造と機能に関する九州シンポジウム
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      2018 Research-status Report
  • [Presentation] ソテツ(Cycas revoluta)雄花の発熱におけるシアン耐性呼吸酵素の役割と分子同定2018

    • Author(s)
      倉山侑也、山本知奈、片山陽子、稲葉靖子
    • Organizer
      日本農芸化学会2018年度大会
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  • [Presentation] Possible roles of cyanide resistant respiration in cone thermogenesis in the gymnosperm Cycas revoluta2017

    • Author(s)
      Yasuko Ito-Inaba, Yoko Katayama, Yuya Kurayama, Koichiro Mizoguchi, Haruhiko Maekawa, Takehito Inaba
    • Organizer
      10th International Conference for Plant Mitochondrial Biology 2017
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      2017 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Floral thermogenesis in primitive seed plants2017

    • Author(s)
      稲葉靖子
    • Organizer
      Gender Summit 10 Satellite Conference
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    • Int'l Joint Research
  • [Remarks] 宮崎大学・花き生理学研究室HPへようこそ! 花の魅力を科学する~原始種子植物から主要な花き類まで~

    • URL

      https://www.itoinaba.com/

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      2019 Annual Research Report

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Published: 2017-04-28   Modified: 2021-02-19  

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