Functional analyses of cell-wall structural proteins required for cell differentiation

• Project/Area Number: 19570030
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: 植物生理・分子
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: YOKOYAMA R Yusuke Tohoku University, 大学院・生命科学研究科, 講師 (90302083)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): NISHITANI Kazuhiko 東北大学, 大学院・生命科学研究科, 教授 (60164555)
• Project Period (FY): 2007 – 2008
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2008)
• Budget Amount: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000); Fiscal Year 2008: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000); Fiscal Year 2007: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
• Keywords: 細胞壁 / 構造タンパク質 / 維管束 / 細胞間輸送 / 遺伝子ファミリー

Research Abstract

シロイヌナズナの花茎基部で高発現している構造タンパク質として同定されたグリシンリッチタンパク質(GRP)遺伝子の細胞レベルでの発現様式とタンパク質の局在を解析した。GRP遺伝子の発現は、花茎基部においては1次木部の柔細胞に限定されている一方で、組織免疫学的手法を用いたタンパク質の局在解析によって、GRPタンパク質が1次木部の管状要素の細胞壁に蓄積していることを明らかにした。こうしてGRPが柔細胞で生産された後、管状要素の細胞壁に輸送されていることを証明した。また、GRP遺伝子の発現は、花茎上部からの荷重を軽減すると減少して、逆に花茎上部の荷重を増やすと増加することを明らかにした。この遺伝子発現の増減のパターンは、花茎で荷重を感知して、細胞壁の肥厚や硬化を調節する細胞壁関連遺伝子群の発現パターンと一致した。この事実は、植物が荷重を感知して支持組織を形成する際に、荷重を支えるために細胞壁強度を上げるだけでなく、固い組織の中でも柔軟性を必要とする管状要素の機能を維持できるように、GRPが管状要素の細胞壁で機能していることを示す結果となった。

Research Products

• [Journal Article] The AtXTH28 Gene, a Xyloglucan Endotransglucosylase/Hydrolase, is Involved in Automatic Self-Pollination in Arabidopsis thaliana (2009)
  • Author(s): Kasumi Kurasawa, Akihiro Matsui, Ryusuke Yokoyama, Tomoko Kuriyama, Takeshi Yoshizumi, Matsui Minami, Keita Suwabe, Masao Watanabe and Kazuhiko Nishitani
  • Journal Title: Plant and Cell Phyisology 55 Pages: 413-422
  • NAID: 10027337969
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The AtXTH28 gene, a xyloglucan endotransglucosylase /hydrolase, is involved in automatic self-pollination in Arabidopsis thaliana (2009)
  • Author(s): Kasumi Kurasawa
  • Journal Title: Plant and Cell Physiology 50 Pages: 413-422
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The Arabidopsis OBERON1 and OBERON2 genes encode plant homeodomain finger proteins and are required for apical meristem maintenance (2008)
  • Author(s): Shunsuke Saiga, Chihiro Furumizu, Ryusuke Yokoyama, Tetsuya Kurata, Shusei Sato, Tomohiko Kato, Satoshi Tabata, Mitsuhiro Suzuki and Yoshibumi Komeda
  • Journal Title: Development 135 Pages: 1751-1759
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The Arabidopsis OBERON1 and OBERON2 genes encode plant homeodomain finger proteins and required for apical mekistem maintenance (2008)
  • Author(s): Shunsuke Soga
  • Journal Title: Development 135 Pages: 1751-1759
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Reverse genetic approach to exploring genes responsible for cell-wall dynamics in supporting tissues of Arabidopsis thaliana under microgravity conditions (2007)
  • Author(s): Kento Koizumi, Ryusuke Yokoyama, Motoshi Kamada, Katsunori Omori, Noriaki Ishioka, Hajime Takeoka, Toru Shimazu, Kazuhiko Nishitani
  • Journal Title: Biol. Sci. Space 21 Pages: 48-55
  • NAID: 120006830957
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] JAXA Space plant research on the ISS with European modular cultivation system (2007)
  • Author(s): Kamada, M., Omori, K., Nishitani, K., Hoson, T., Shimazu, T., Ishioka, N.
  • Journal Title: Biol. Sci. Space 21 Pages: 62-66
  • NAID: 10019793571
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Reverse genetic approach to exploring genes responsible for cell-wall dynamics in supporting tissues of Arabidopsis thaliana under microgravity conditions (2007)
  • Author(s): Kento Koizumi
  • Journal Title: Biological Sciences in Space 21 Pages: 48-55
  • Peer Reviewed
• [Presentation] シロイヌナズナの花茎形成におけるペクチンメチルエステラーゼの機能 (2009)
  • Author(s): 佐藤香梨
  • Organizer: 第50回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2009-03-24
• [Presentation] イネのキシログルカン転移酵素/加水分解酵素(XTH)の機能解析 (2009)
  • Author(s): 原吉直
  • Organizer: 第50回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2009-03-24
• [Presentation] ヒメツリガネゴケの新規エンド型キシログルカン転移酵素/加水分解酵素(XTH)遺伝子群の解析 (2009)
  • Author(s): 横山隆亮
  • Organizer: 第50回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2009-03-24
• [Presentation] ヒメツリガネゴケの新規エンド型キシログルカン転移酵素/加水分解酵素(XTH)遺伝子群の解析 (2009)
  • Author(s): 横山隆亮、上垣陽平、日渡祐二、長谷部光泰、西谷和彦
  • Organizer: 第50回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 名古屋大学
• [Presentation] イネのエンド型キシログルカン転移酵素/加水分解酵素(XTH)の機能解析 (2009)
  • Author(s): 原吉直、横山隆亮、西谷和彦
  • Organizer: 第50回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 名古屋大学
• [Presentation] シロイヌナズナの花茎形成におけるペクチンメチルエステラーゼの機能 (2009)
  • Author(s): 佐藤香梨、横山隆亮、西谷和彦
  • Organizer: 第50回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 名古屋大学
• [Presentation] シロイヌナズナの細胞壁関連タンパク質の分解・回収機構の解明 (2008)
  • Author(s): 原田晋吾
  • Organizer: 日本植物学会東北支部第21回福島大会
  • Place of Presentation: 福島
  • Year and Date: 2008-12-13
• [Presentation] シロイヌナズナ花茎におけるペクチンメチルエステラーゼの機能解析 (2008)
  • Author(s): 佐藤香梨
  • Organizer: 日本植物学会東北支部第21回福島大会
  • Place of Presentation: 福島
  • Year and Date: 2008-12-13
• [Presentation] シロイヌナズナの花茎支持組織構築に関わる遺伝子群の機能解析 (2008)
  • Author(s): 小泉健人
  • Organizer: 日本植物学会東北支部第21回福島大会
  • Place of Presentation: 福島
  • Year and Date: 2008-12-13
• [Presentation] イネのキシログルカン転移酵素/加水分解酵素(XTH)の機能解析 (2008)
  • Author(s): 原吉直
  • Organizer: 日本植物学会72回大会
  • Place of Presentation: 高知
  • Year and Date: 2008-09-25
• [Presentation] ヒメツリガネゴケめエンド型キシログルカン転移酵素/加水分解酵素(PpXTH)遺伝子ファミリーの解析 (2008)
  • Author(s): 上垣陽平
  • Organizer: 日本植物学会72回大会
  • Place of Presentation: 高知
  • Year and Date: 2008-09-25
• [Presentation] 陸上植物の細胞壁機能の進化 (2008)
  • Author(s): 横山 隆亮
  • Organizer: 第49回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 札幌
  • Year and Date: 2008-03-20
• [Presentation] シロイヌナズナの細胞壁関連タンパク質の分解・回収機構の解明 (2008)
  • Author(s): 原田晋吾、横山隆亮、西谷和彦
  • Organizer: 日本植物学会東北支部第21回福島大会
  • Place of Presentation: 福島大学
• [Presentation] シロイヌナズナ花茎におけるペクチンメチルエステラーゼの機能 (2008)
  • Author(s): 佐藤香梨、横山隆亮、西谷和彦
  • Organizer: 日本植物学会東北支部第21回福島大会
  • Place of Presentation: 福島大学
• [Presentation] シロイヌナズナの花茎支持組織構築に関わる遺伝子群の解析機能 (2008)
  • Author(s): 小泉健人、横山隆亮、西谷和彦
  • Organizer: 日本植物学会東北支部第21回福島大会
  • Place of Presentation: 福島大学
• [Presentation] イネのエンド型キシログルカン転移酵素/加水分解酵素(XTH)の機能 (2008)
  • Author(s): 原吉直、横山隆亮、西谷和彦
  • Organizer: 第31回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド
• [Presentation] イネのキシログルカン転移酵素/加水分解酵素(XTH)の機能解析 (2008)
  • Author(s): 原吉直、横山隆亮、西谷和彦
  • Organizer: 日本植物学会72回大会
  • Place of Presentation: 高知大学
• [Presentation] ヒメツリガネゴケのエンド型キシログルカン転移酵素/加水分解酵素(PpXTH)遺伝子ファミリーの解析 (2008)
  • Author(s): 上垣陽平、横山隆亮、原田太郎、日渡祐二、長谷部光泰、西谷和彦
  • Organizer: 日本植物学会72回大会
  • Place of Presentation: 高知大学
• [Presentation] 陸上植物の細胞壁機能の進化第49回日本植物生理学会年会 (2008)
  • Author(s): 横山隆亮、西谷和彦
  • Organizer: シンポジウム 「植物細胞の内骨格と外骨格」
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター
• [Presentation] Cell-type specific roles for members of the XTH family of proteins in plants国際シンポジウム (2008)
  • Author(s): NISHITANI K, YOKOYAMA R, OSATO Y MATSUI A, KURASAWA K, HARA Y, UWAGAKI Y
  • Organizer: Frontier in Plant Proteome Research
  • Place of Presentation: つくば農林ホール
• [Presentation] シロイヌナズナの支持組織形成に関わる遺伝子機能解明を目指した宇宙実験 (2008)
  • Author(s): 小泉健人, 横山隆亮, 鎌田源司, 大森克徳, 石岡憲昭, 嶋津徹, 西谷和彦
  • Organizer: CellWall 第24回宇宙利用シンポジウム
  • Place of Presentation: 日本科学未来館
• [Presentation] 陸上植物のエンド型キシログルカン転移酵素/加水分解酵素遺伝子ファミリーの比較解析 (2007)
  • Author(s): 横山 隆亮
  • Organizer: 第30回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2007-12-13
• [Presentation] シロイヌナズナの花茎形成における細胞壁関連遺伝子群の包括的な機能解析 (2007)
  • Author(s): 野上 三貴
  • Organizer: 第30回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2007-12-13
• [Presentation] 花茎の形態形成と細胞壁関連遺伝子 (2007)
  • Author(s): 横山 隆亮
  • Organizer: 日本植物学会第71回大会
  • Place of Presentation: 野田
  • Year and Date: 2007-09-06
• [Presentation] Cell-type specific roles for XTH family of proteins (2007)
  • Author(s): Kazuhiko Nishitani
  • Organizer: XI Cell Wall Meeting
  • Place of Presentation: Copenhagen
  • Year and Date: 2007-08-12
• [Presentation] 陸上植物のエンド型キシログルカン転移酵素/加水分解酵素遺伝子ファミリーの比較解析 (2007)
  • Author(s): 横山隆亮、原田太郎、西谷和彦
  • Organizer: 第30回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
• [Presentation] シロイヌナズナの花茎形成における細胞壁関連遺伝子群の包括的な機能解析 (2007)
  • Author(s): 野上三貴、小泉健人、横山隆亮、西谷和彦
  • Organizer: 第30回日本分子生物学会年会 2007
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
• [Presentation] A role of plasma membrane H+-ATP in anoxic tolerance of pondweed turions (2007)
  • Author(s): Hara, Y., Yokoyama, R., Nishitani, K., Ishizawa, K.
  • Organizer: 9th Conference of the International Society for Plant Anaerobiosis
  • Place of Presentation: 松島
• [Presentation] 花茎の形態形成と細胞壁関連遺伝子 (2007)
  • Author(s): 横山隆亮、西谷和彦
  • Organizer: 日本植物学会71回大会
  • Place of Presentation: 東京理科大学
• [Presentation] Cell-type specific roles for XTH family of proteins (2007)
  • Author(s): Osato, Y., Matsui, A., Kurasawa, K., Yokoyama, R., Nishitani, K.
  • Organizer: XI Cell Wall Meeting 2007
  • Place of Presentation: Copenhagen
• [Presentation] Functional analyses of an Arabidopsis cell wall genes involved in physical properties of xylem cell wall proteins (2007)
  • Author(s): Yokoyama,R., Nishitani,K
  • Organizer: XI Cell Wall Meeting
  • Place of Presentation: Copenhagen