トウモロコシ幼葉鞘先端部におけるインドール酢酸合成細胞と合成経路の特定

• Project Area: Plant regulatory systems that control developmental interactions between meristems and lateral organs
• Project/Area Number: 21027030
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Tokyo Metropolitan University
• Principal Investigator: 小柴 共一 首都大学東京, 理工学研究科, 教授 (80117704)
• Project Period (FY): 2009 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥5,800,000 (Direct Cost: ¥5,800,000); Fiscal Year 2010: ¥2,900,000 (Direct Cost: ¥2,900,000); Fiscal Year 2009: ¥2,900,000 (Direct Cost: ¥2,900,000)
• Keywords: オーキシン / トウモロコシ / 合成細胞 / PIN / IAA / ケミカルスクリーニング / IAA合成阻害剤

Research Abstract

オーキシン(IAA)は植物の全生活環を通して極めて重要な植物ホルモンであり、植物におけるメリステムの形成・構築機構においても位置情報因子として働いている。申請者等はこれまでに、IAAはトウモロコシ幼葉鞘先端部でTrpから合成され、合成されたIAAは速やかにZmPINを介して下方に輸送されることを明らかにしてきた。これまでにAtPIN1抗体を用いてZmPIN1(s)の幼葉鞘における分布の詳細を明らかにするとともに、NPAによる輸送阻害、あるいは重力刺激後の先端から下方へのIAAの流れを詳細に観察した。さらに、幼葉鞘の伸長部で発現するIAA誘導性遺伝子ZmSAUR2は、内生IAAの動的な分布変化にほぼ対応した発現、すなわち重力刺激後およそ30分で上側での発現は大きく減少し下側では増加した。また、オーキシン受容体TIR1の特異的阻害剤(PEO-IAA)を処理すると、ZmSAUR2発現が抑えられ、同時に屈曲も停止した。引き続き、抗IAA抗体によるIAA分子の組織内分布の可視化に継続的に取り組み、本年度は特に細胞内レベルでのIAA分布の可視化に集中した。その結果、ミトコンドリア、色素体などの細胞内小器官にシグナルの分布が観察された。また、2年間進めてきたケミカルスクリーニングによりIAAの合成を強く阻害する薬剤の候補を7種絞り込むことに成功した。それらの構造相関から、現在2つの異なる反応段階に作用すると思われるグループに分類できる。この薬剤に関しては、さらにその構造の特異的反応部位に検討を加えるとともに、標的タンパク質を特定するための準備を進めている。

Research Products

• [Journal Article] Alkoxy-auxins are selective inhibitors of auxin transport mediated by PIN, ABCB, and AUX1 transporters. (2011)
  • Author(s): Tsuda, E., Yang, H., Nishimura, T., Uehara, Y., Sakai, T., Furutani, M., Koshiba, T., Hirose, M., Nozaki, H., Murphy, A., Hayashi, K.
  • Journal Title: J.Bio.Chem. Volume: 286 Pages: 2354-2364
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] NPH3- and PGP-like genes are exclusively expressed in apical tip region essential for blue-light perception and lateral auxin transport in maize coleoptiles. (2011)
  • Author(s): Matsuda, S., Kajizuka, T., Kadota, A., Nishimura, T., Koshiba, T.
  • Journal Title: J.Exp.Bot. Volume: (In press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Auxin biosynthesis site and polar transport in maize coleoptiles. (2010)
  • Author(s): Nishimura, T., Koshiba, T.
  • Journal Title: Plant Signal.Behav. (in press)(印刷中)
• [Journal Article] Biochemical analyses of indole-3-acetaldoxime-dependent auxin biosynthesis in Arabidopsis. (2009)
  • Author(s): Sugawara, S., Hishiyama, S., Jikumaru, Y., Hanada, A., Nishimura, T., Koshiba, T., Zhao, Y., Kamiya, Y., ^*Kasahara, H.
  • Journal Title: Proc.Natl.Acad.Sci., USA. 106 Pages: 5430-5435
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A rice tryptophan deficient dwarf mutant, tddl, contains a reduced level of indole acetic acid and develops abnormal flowers and organless embryos. (2009)
  • Author(s): Sazuka, T., Kamiya, N., Nishimura, T., Ohmae, K., Sato, Y., Imamura, K., Nagato, Y., Koshiba, T., Nagamura, Y., Ashikari, M., Kitano, H., Matsuoka, M.
  • Journal Title: Plant J. 60 Pages: 227-41
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Differential downward stream of auxin synthesized at the tip has a key role in gravitropic curvature via TIR1/AFBs-mediated auxin signaling pathways. (2009)
  • Author(s): Nishimura, T., Nakano, H., Hayashi, K., Niwa, C., Koshiba, T.
  • Journal Title: Plant Cell Physiol. 50 Pages: 1874-1885
  • NAID: 10027344105
  • Peer Reviewed
• [Presentation] トウモロコシ幼葉鞘先端におけるIAA生合成細胞の特定とIAA細胞内局在の解析 (2011)
  • Author(s): 西村岳志、豊岡公徳、佐藤繭子、松本さちこ、M.Mercedes Lucas、Miroslav Strnad、Frantisek Baluska、小柴共一
  • Organizer: 第52回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 東北大学(仙台)
  • Year and Date: 2011-03-21
• [Presentation] イネの根特異的ストレス応答RSOsPR10遺伝子の発現制御機構の解析 (2011)
  • Author(s): 富永真規子、行田敦子、武内薫、駒野照弥、岡本龍史、小柴共一
  • Organizer: 第52回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 東北大学(仙台)
  • Year and Date: 2011-03-21
• [Presentation] トウモロコシ幼葉鞘の光屈性において光受容部位である幼葉鞘先端(0-2mm)に特異的に発現するNPH3-,PGP-like遺伝子 (2011)
  • Author(s): 梶塚友美、松田さとみ、門田明雄、西村岳志、小柴共一
  • Organizer: 第52回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 東北大学(仙台)
  • Year and Date: 2011-03-21
• [Presentation] イネの根特異的ストレス応答タンパク質RSOsPR10の発現に関わる情報伝達因子の解析 (2010)
  • Author(s): 武内薫、富永真規子、行田敦子、西村岳志、宮本皓司、岡田憲典、駒野照弥、岡本龍史、山根久和、小柴共一
  • Organizer: 植物化学調節学会第45回大会
  • Place of Presentation: 神戸大学(神戸)
  • Year and Date: 2010-11-01
• [Presentation] トウモロコシ幼葉鞘の光屈曲反応における光受容部位およびIAA偏差分布形成部位の解析と関連遺伝子の探索 (2010)
  • Author(s): 松田さとみ、梶塚友美、西村岳志、門田明雄、小柴共一
  • Organizer: 植物化学調節学会第45回大会
  • Place of Presentation: 神戸大学(神戸)
  • Year and Date: 2010-11-01
• [Presentation] Analysis for expression mechanism of stress responsible RSOsPR10 in rice. (2010)
  • Author(s): Tominaga, M., Gyohda, A., Okada, K., Oota, K., Takeuchi, K., Komano, T., Okamoto, T., Yamane, H., Terakawa, T., Koshiba, T.
  • Organizer: 20^<th> Annual Meeting of the International Plant Growth Substances Association
  • Place of Presentation: Tarragona, Spain
  • Year and Date: 2010-06-29
• [Presentation] Localized light sensing and the following IAA redistribution in maize coleoptiles during phototropic curvature. (2010)
  • Author(s): Kajizuka, T., Matsuda, S., Kadota, A., Nishimura, T., Koshiba.
  • Organizer: 20^<th> Annual Meeting of the International Plant Growth Substances Association
  • Place of Presentation: Tarragona, Spain
  • Year and Date: 2010-06-29
• [Presentation] Determination of detail IAA synthetic site in maize coleoptiles by immunohistochemical method of IAA. (2010)
  • Author(s): Nishimura, T., Toyooka, K., Lucas, M., Koshiba, T.
  • Organizer: 20^<th> Annual Meeting of the International Plant Growth Substances Association
  • Place of Presentation: Tarragona, Spain
  • Year and Date: 2010-06-29
• [Presentation] トウモロコシ幼葉鞘の重力屈曲にはZmPIN1により先端から輸送されるIAAの偏差分布に伴ったTIR1/AFBsを介した遺伝子発現の制御が必要である. (2009)
  • Author(s): 西村岳志、中野仁美、林謙一郎、丹羽理陽、小柴共一
  • Organizer: 調節学会第44回大会
  • Place of Presentation: 東北大学
  • Year and Date: 2009-10-29
• [Presentation] トウモロコシ幼葉鞘先端におけるindole-3-acetic acid (IAA)合成量を指標としたIAA生合成に影響を与える物質のケミカルスクリーニング. (2009)
  • Author(s): 柿沼千江子、西村岳志、駒野照弥、久保稔、長谷部光泰、笠原博幸、神谷勇治、小柴共一
  • Organizer: 調節学会第44回大会
  • Place of Presentation: 東北大学
  • Year and Date: 2009-10-29
• [Remarks]
  • URL: http://dept.biol.metro-u.ac.jp/labo.asp?ID=horcel