Identification and analysis of molecules that function in root hydrotropism for innovation of plant production under drought condition

• Project/Area Number: 26870057
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Plant molecular biology/Plant physiology; Science in genetics and breeding
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: Kobayashi Akie 東北大学, 生命科学研究科, 助教 (60463783)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2016: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2015: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2014: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
• Keywords: 環境応答 / 水分屈性 / 環境ストレス / 乾燥 / 成長運動 / 植物の成長制御

Outline of Final Research Achievements

By targeted expression studies, I revealed that MIZ1 indispensible for hydrotropism in Arabidopsis roots functions in cortical cells of the elongation zone. Also, laser-ablation experiments showed that hydrotropic response occurs independently of the root cap and meristem. Novel genes directly involved in hydrotropism were not found by microarray analysis, but I established the yeast two-hybrid system for verifying the MIZ1-interactive proteins.

Research Products

• [Journal Article] Gravitropic response and circumnutation in pea (Pisum sativum) seedling roots. (2016)
  • Author(s): Kim HJ, Kobayashi A, Fujii N, Miyazawa Y, Takahashi H.
  • Journal Title: Physiol Plant. Volume: 157 Issue: 1 Pages: 108-118
  • DOI: 10.1111/ppl.12406
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Transcriptome analysis of gene expressions during hydrotropic and gravitropic responses in cucumber roots. (2016)
  • Author(s): Sachiko Miyabayashi, Nobuharu Fujii, Akie Kobayashi, Chiaki Yamazaki, Yutaka Miyazawa, Motoshi Kamada, Haruo Kasahara, Ikuko Osada, Toru Shimazu, Yasuo Fusejima, Akira Higashibata, Takashi Yamazaki, Noriaki Ishioka, Hideyuki Takahashi.
  • Organizer: 第57回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 岩手大学 上田キャンパス（岩手県・盛岡市）
  • Year and Date: 2016-03-18
• [Presentation] Identification of tissues responsible for MIZ1 and MIZ2/GNOM functions in hydrotropism and phototropism of Arabidopsis roots (2016)
  • Author(s): Lei Pang, Akie Kobayashi, Nobuharu Fujii, Tae-Woong Bae, Yutaka Miyazawa, Daniela Dietrich, Malcolm J. Bennett, Hideyuki Takahashi.
  • Organizer: 第57回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 岩手大学 上田キャンパス（岩手県・盛岡市）
  • Year and Date: 2016-03-18
• [Presentation] 植物における回旋転頭運動の重力応答依存性の検証 (2016)
  • Author(s): 小林啓恵、金慧正、藤井伸治、宮沢豊、冨田優太、矢野幸子、山崎千秋、嶋津徹、笠原晴夫、鎌田源司、伏島康男、高橋秀幸
  • Organizer: 第30回宇宙環境利用シンポジウム
  • Place of Presentation: 宇宙航空研究開発機構 相模原キャンパス（神奈川県・相模原市）
  • Year and Date: 2016-01-19
• [Presentation] キュウリの根の水分屈性と重力屈性に関わる遺伝子の網羅的発現解析 (2016)
  • Author(s): 藤井伸治、宮林彩智子、小林啓恵、山崎千秋、宮沢豊、鎌田源司、笠原春夫、長田郁子、嶋津徹、伏島康男、東端晃、山崎丘、石岡憲昭、高橋秀幸
  • Organizer: 第30回宇宙環境利用シンポジウム
  • Place of Presentation: 宇宙航空研究開発機構 相模原キャンパス（神奈川県・相模原市）
  • Year and Date: 2016-01-19
• [Presentation] Hydrotropic and phototropic responses require MIZ1 function in the epidermis and/or cortex of the elongation zone in Arabidopsis roots (2015)
  • Author(s): Lei Pang, Akie Kobayashi, Nobuharu Fujii, Daniela Dietrich, Malcolm J. Bennett, Tae-Woong Bae, Yutaka Miyazawa, Hideyuki Takahashi.
  • Organizer: 東北植物学会第5回大会
  • Place of Presentation: 福島大学（福島県・福島市）
  • Year and Date: 2015-12-19
• [Presentation] 植物の回旋転頭運動における重力応答支配とその宇宙実験による検証 (2015)
  • Author(s): 小林啓恵
  • Organizer: 日本宇宙生物科学会第29回大会
  • Place of Presentation: 帝京大学 板橋キャンパス（東京都・板橋区）
  • Year and Date: 2015-09-26
  • Invited
• [Presentation] キュウリ根の水分屈性制御遺伝子の探索: 地上クリノスタット実験と宇宙微小重力 実験による解析 (2015)
  • Author(s): 宮林彩智子、藤井伸治、小林啓恵、山崎千秋、宮沢豊、鎌田源司、笠原春夫、長田郁子、嶋津徹、伏島康男、東端晃、山崎丘、石岡憲昭、高橋秀幸
  • Organizer: 日本宇宙生物科学会第29回大会
  • Place of Presentation: 帝京大学 板橋キャンパス（東京都・板橋区）東京
  • Year and Date: 2015-09-26
• [Presentation] キュウリの根の重力屈性時と水分屈性時に偏差的に発現する遺伝子の比較 (2015)
  • Author(s): 宮林彩智子、藤井伸治、小林啓恵、山崎千秋、宮沢豊、鎌田源司、笠原春夫、長田郁子、嶋津徹、伏島康男、東端晃、山崎丘、石岡憲昭、高橋秀幸
  • Organizer: 日本宇宙生物科学会第29回大会
  • Place of Presentation: 帝京大学 板橋キャンパス（東京都・板橋区）
  • Year and Date: 2015-09-26
• [Presentation] シロイヌナズナの根におけるスベリンの水分屈性への関与 (2015)
  • Author(s): 石塚楓、庞磊、小林啓恵、藤井伸治、宮沢豊、高橋秀幸
  • Organizer: 日本植物学会第79回大会
  • Place of Presentation: 朱鷺メッセ：新潟コンベンションセンター（新潟県・新潟市）
  • Year and Date: 2015-09-06
• [Presentation] 陸上植物の水獲得に機能する根の水応答機構の解明 (2015)
  • Author(s): 藤井伸治、宮林彩智子、中島祐介、奈良敬孝、諸橋恵太、小林啓恵、宮沢豊、高橋秀幸
  • Organizer: 文部科学省科学研究費新学術領域研究「ゲノム支援」拡大班会議
  • Place of Presentation: 国立京都国際会館（京都府・京都市）
  • Year and Date: 2015-08-27
• [Presentation] MIZ1 expression in epidermis and/or cortex is essential for hydrotropism of Arabidopsis roots (2015)
  • Author(s): Lei Pang, Akie Kobayashi, Nobuharu Fujii, Malcolm J. Bennett, Tae-Woong Bae, Yutaka Miyazawa, Hideyuki Takahashi
  • Organizer: 第56回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [Presentation] Laser ablation of the root cap reduces gravitropism but not hydrotropism in Arabidopsis roots (2015)
  • Author(s): Akie Kobayashi, Sotaro Hirastuka, Lei Pang, Yutaka Miyazawa, Nobuharu Fujii, Akira Nagatani, Yoichiroh Hosokawa, Hideyuki Takahashi
  • Organizer: The 2nd International Symposium on Plant Environmental Sensing
  • Place of Presentation: Tokyo
  • Year and Date: 2015-03-13 – 2015-03-15
• [Presentation] MIZ1 expression in cortex and/or epidermis of the elongation zone is required for the induction of hydrotropism in Arabidopsis roots (2015)
  • Author(s): Lei Pang, Akie Kobayashi, Nobuharu Fujii, Daniela Dietrich, Malcolm J. Bennett, Tae-Woong Bae, Yutaka Miyazawa, Hideyuki Takahashi
  • Organizer: The 2nd International Symposium on Plant Environmental Sensing
  • Place of Presentation: Tokyo
  • Year and Date: 2015-03-13 – 2015-03-15
• [Presentation] Identification of tissues responsible for MIZ1 function in hydrotropism of Arabidopsis roots by using the tissue-specific promoters (2014)
  • Author(s): Lei Pang, Akie Kobayashi, Nobuharu Fujii, Malcolm J. Bennett, Tae-Woong Bae, Yutaka Miyazawa, Hideyuki Takahashi
  • Organizer: 東北植物学会第４回山形大会
  • Place of Presentation: 山形
  • Year and Date: 2014-12-13 – 2014-12-14
• [Presentation] シロイヌナズナの水分屈性に機能する細胞群の解析 (2014)
  • Author(s): 小林啓恵、平塚奏太郎、パンレイ、宮沢豊、藤井伸治、長谷あきら、 細川陽一郎、高橋秀幸
  • Organizer: 日本植物学会第78回大会
  • Place of Presentation: 神奈川
  • Year and Date: 2014-09-12 – 2014-09-14
• [Presentation] シロイヌナズナにおける根の水分屈性関連遺伝子の網羅的発現解析 (2014)
  • Author(s): 石塚楓、小林啓恵、藤井伸治、宮沢豊、高橋秀幸
  • Organizer: 日本植物学会第78回大会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2014-09-12 – 2014-09-14