低温ストレス応答におけるｍＲＮＡ合成と分解の協調的制御システム

• Project Area: Integrated analysis of strategies for plant survival and growth in response to global environmental changes
• Project/Area Number: 23119502
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 千葉 由佳子 北海道大学, 創成研究機構, 特任助教 (70509546)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2013-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥9,360,000 (Direct Cost: ¥7,200,000、Indirect Cost: ¥2,160,000); Fiscal Year 2012: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2011: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
• Keywords: 低温ストレス / ｍＲＮＡ分解 / シロイヌナズナ

Outline of Annual Research Achievements

低温は、迅速に対応しなくてはならない主要な環境ストレスのひとつである。本研究ではマイクロアレイと転写阻害剤処理を組み合わせた“mRNA-decay array”によって，低温ストレスに応答してmRNA分解速度が大きく変化している遺伝子群を明らかにした。本年度は，ｍRNA-decay arrayの詳細な解析によって得られた知見を，論文として取り纏めて発表した (Chiba et al., 2013)。一方で，低温ストレスに応答して発現レベルを上昇させ，かつ不安定化される遺伝子群，なかでも低温ストレス応答に重要な転写制御機構であるCBFレギュロンの下流に位置する７つの遺伝子に焦点を絞り個別解析を行った。これらの遺伝子は，いずれも低温ストレスに応答してその発現レベルを上昇させるが，その上昇パターンは遺伝子により多様であることを見出した。発現の上昇にはCBFによる転写制御が関わっていることが明らかであり，同時にｍＲＮＡは不安定化されていることから，このような低温ストレスに応答した様々な遺伝子発現の変化パターンは転写と分解の協調制御によって実現されていると考えられる。各遺伝子の構造のうち，転写制御はプロモーター部位によって行われていると考えられるが，ｍＲＮＡ分解の制御に重要な領域はよくわかってはいない。実際に，低温ストレスに応答したｍＲＮＡ分解制御に関わる遺伝子部位を決定するために，様々な部位をレポーター遺伝子に繋いだコンストラクトを作成した。当初はこれらの融合遺伝子を一過的発現系で発現させて，低温処理後の発現変化パターンを比較することにより，各遺伝子部位の役割評価する予定であったが，様々な実験条件を試みたにも拘らず，この方法が技術的に大変難しいことが明らかとなった。そこで，T87培養細胞を形質転換させることにより，これらの融合遺伝子の発現を調べるために，形質転換体の作成を進めた。

Research Progress Status

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Changes in mRNA stability associated with cold stress in Arabidopsis cells (2013)
  • Author(s): Chiba Y, Mineta K, Hirai MY, Suzuki S, Kanaya S, Takahashi H, Onouchi H, Yamaguchi J, Naito S
  • Journal Title: Plant Cell Physiol Volume: 54 Issue: 2 Pages: 180-194
  • DOI: 10.1093/pcp/pcs164
  • NAID: 10031145661
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] The Arabidopsis ubiquitin ligases ATL31 and ATL6 control the defense response as well as the C/N response (2012)
  • Author(s): Shugo Maekawa
  • Journal Title: Plant Mol. Biol. Volume: 79 Issue: 3 Pages: 217-227
  • DOI: 10.1007/s11103-012-9907-0
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Sugar-inducible RPT2a, a subunit of 26S proteasome, participates in sugar response in <i>Arabidopsis</i> (2012)
  • Author(s): Huihui Sun
  • Journal Title: Plant Biotechnology Volume: 29 Issue: 3 Pages: 279-284
  • DOI: 10.5511/plantbiotechnology.12.0409a
  • NAID: 10030804760
  • ISSN: 1342-4580, 1347-6114
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Functional characterization of a silicon transporter gene implicated in Si distribution in barley. (2012)
  • Author(s): Yamaji, N.
  • Journal Title: Plant Physiol. Volume: 160 Issue: 3 Pages: 1491-1497
  • DOI: 10.1104/pp.112.204578
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Boron-Dependent Degradation of NIP5 ; 1 mRNA for Acclimation to Excess Boron Conditions in Arabidopsis (2011)
  • Author(s): Tanaka, M., Takano, J., Chiba, Y., Lombardo, F., Ogasawara, Y., Onouchi, H., Naito, S. and Fujiwara, T.
  • Journal Title: Plant Cell Volume: 23(9) Issue: 9 Pages: 3547-59
  • DOI: 10.1105/tpc.111.088351
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 低温ストレスに応答したmRNA分解制御の網羅的解析 (2013)
  • Author(s): 千葉 由佳子
  • Organizer: 第54回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 岡山大学（岡山）
  • Year and Date: 2013-03-22
  • Invited
• [Presentation] Cold stress-related mRNA stability changes in Arabidopsis (2012)
  • Author(s): Yukako Chiba
  • Organizer: Frontiers in Plant RNA Research 2012
  • Place of Presentation: Conference Hall （Sapporo）
  • Year and Date: 2012-10-16
• [Presentation] CONTROL OF mRNA STABILITY ASSOCIATED WITH THE COLD STRESS RESPONSE IN ARABIDOPSIS (2012)
  • Author(s): Yukako Chiba
  • Organizer: Plant RNA workshop
  • Place of Presentation: IMBA/GMI Lecture Hall (Austria)
  • Year and Date: 2012-07-08
• [Presentation] Cold stress-related mRNA stability changes in Arabidopsis (2012)
  • Author(s): Yukako Chiba
  • Organizer: Plant and Microbe Adaptation to the Cold 2012
  • Place of Presentation: Conference Hall （Sapporo）
  • Year and Date: 2012-06-25
• [Presentation] Changes in mRNA stability associated with cold stress response in Arabidopsis
  • Author(s): Yukako Chiba
  • Organizer: International Symposium "Strategies of Plants against Global Environmental Change"
  • Place of Presentation: 倉敷市芸文館（倉敷）
• [Presentation] 低温ストレス応答に関連したmRNA分解制御
  • Author(s): 千葉 由佳子
  • Organizer: 第53回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 京都産業大学（京都）
• [Remarks] Chiba Lab
  • URL: https://www.sci.hokudai.ac.jp/~yukako/
• [Remarks] Chiba Lab
  • URL: https://www.sci.hokudai.ac.jp/~yukako/