Molecular mechanisms underlying root-to-shoot rapid calcium signaling

• Project Area: Integrative system of autonomous environmental signal recognition and memorization for plant plasticity
• Project/Area Number: 18H04775
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Institution: Saitama University
• Principal Investigator: 豊田 正嗣 埼玉大学, 研究機構, 准教授 (90714402)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2019-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥10,140,000 (Direct Cost: ¥7,800,000、Indirect Cost: ¥2,340,000); Fiscal Year 2018: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
• Keywords: カルシウムシグナル / グルタミン酸 / グルタミン酸受容体 / シロイヌナズナ / 傷害 / バイオセンサー / カルシウム / 長距離シグナル / 電気生理学

Outline of Annual Research Achievements

植物は、葉や根を傷つけられた時、傷害を受けた器官のみならず、遠く離れた健康な器官でも抵抗性を上昇させる。このような全身獲得抵抗性反応は古くから知られているが、どのようにして植物は傷害を感知し、この情報を高速伝搬させ、全身の抵抗性を上げるのかは、明らかになっていない。今年度は、植物全体を高速イメージングできる顕微鏡技術に、カルシウム/グルタミン酸バイオセンサーおよび電気生理学的手法を組み合わせることで、全身獲得抵抗性反応の最も初期反応である傷害感知の分子機構の解明を試みた。その結果、植物が傷つけられた時、細胞や組織からグルタミン酸が流出し、それを維管束に発現しているグルタミン酸受容体が結合することで、全身性の長距離・高速カルシウムシグナルが発生するという新しい植物の傷害感知-高速情報伝達モデルの提唱に至った。本研究内容は、2018年9月14日に、米国科学雑誌「Science」に公開される予定である。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Glutamate triggers long-distance, calcium-based plant defense signaling (2018)
  • Author(s): Masatsugu Toyota, Dirk Spencer, Satoe Sawai-Toyota, Jiaqi Wang, Tong Zhang, Abraham Koo, Gregg Howe, Simon Gilroy
  • Journal Title: Science Volume: in press
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research