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シロイヌナズナの糖転流経路と二次原形質連絡形成に対する高CO2環境の影響

Publicly Offered Research

Project AreaComprehensive studies of plant responses to high CO2 world by an innovative consortium of ecologists and molecular biologists
Project/Area Number 24114703
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Biological Sciences
Research InstitutionSaitama University

Principal Investigator

西田 生郎  埼玉大学, 理工学研究科, 教授 (40189288)

Project Period (FY) 2012-04-01 – 2014-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2013)
Budget Amount *help
¥12,610,000 (Direct Cost: ¥9,700,000、Indirect Cost: ¥2,910,000)
Fiscal Year 2013: ¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000)
Fiscal Year 2012: ¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Keywords糖転流 / 原形質連絡 / ペクチン酸リアーゼ / シロイヌナズナ / シンクーソース変換 / 植物
Research Abstract

シロイヌナズナ変異株restricted sucrose export1 (rsx1)株では伴細胞(CC)-篩要素(SE)間など、維管束の細胞間の細胞壁でPD形成が異常となり、葉のソース化に伴う糖転流経路の構築がうまくゆかない変異株である。
1.rsx1変異株では、ProSUC2支配下でソース葉のCC特異的に発現させたGFPがシンク葉へうまく転流されなかったことから、rsx1変異株の原形質連絡異常は、一部のタンパク質透過も制限することをあきらかにした。
2.高CO2環境の影響: 高CO2(780 ppm)環境下で18日間育成させた野生型シロイヌナズナでは、第1葉からシンク組織(シンク葉と根)への14CO2固定産物の転流が顕著に増加した。また、第一葉主脈の篩管の原形質連絡の数も増加した。RT-PCR解析から、通常環境下で主要な糖転流経路(AP経路)を支配するSUC2トランスポータの発現レベルは高CO2環境下でほとんど変わらなかった。一方、SUT4トランスポータや、アポプラストにショ糖を放出するSWEET12エフラクサーの発現レベルが上昇した。以上の結果から、シロイヌナズナの第一葉では、高CO2環境に応答してSUT4の発現が上昇し、CC-SE間の原形質連絡を介してSEにターゲットさせることにより、SWEET-SUT4アポプラスト経路を強化し、糖転流活性を上昇させるいう仮説を提唱した(Duan et al. 2014、PCP)。
3. 高CO2環境下で生育させたPro35S:RSX1-sGFP植物では野性型に較べて糖転流レベルの増加が見られ、葉のデンプン蓄積レベルが低下した。RSX1-sGFPの過剰発現は、糖転流を改善すると考えられる。

Current Status of Research Progress
Reason

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2013 Annual Research Report
  • 2012 Annual Research Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2014 2013 2012 Other

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (9 results) (of which Invited: 3 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Photoassimilation, assimilate translocation and plasmodesmal biogenesis in the source leaves of Arabidopsis thaliana grown under an increased atmospheric CO2 concentration.2014

    • Author(s)
      Z. Duan, A. Homma, M. Kobayashi, N. Nagata, Y. Kaneko, Y. Fujiki, I. Nishida
    • Journal Title

      Plant Cell Physiology

      Volume: 55 Issue: 2 Pages: 358-369

    • DOI

      10.1093/pcp/pcu004

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] The role of plasmodesmata in phloem loading and the responses of plasmodesmal biogenesis to high CO2 atmosphere2014

    • Author(s)
      Ikuo Nishida,Zhongrui Duan,Yuki Fujiki
    • Organizer
      第55回日本植物生理学会年会シンポジウム
    • Place of Presentation
      富山大学
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] RSX1 pectate lyase controls photoassimilate translocation by responding to high CO2 conditions in Arabidopsis thaliana2013

    • Author(s)
      Zhongrui Duan, Yuki Fujiki and Ikuo Nishida
    • Organizer
      第54回日本植物生理学会年会
    • Place of Presentation
      岡山大学
    • Year and Date
      2013-03-21
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Photosynthesis and translocation in Arabidopsis under high CO2 conditions#8211;Response of RSX1 gene expression and plasmodesmal biogenesis in source leaves2013

    • Author(s)
      Ikuo Nishida, Zhongrui Duan and Yuki Fujiki
    • Organizer
      2013 International Conference at POSTECH on Plant Science
    • Place of Presentation
      Pohang, Korea
    • Year and Date
      2013-01-24
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 原形質連絡による転流の制御2013

    • Author(s)
      西田生郎、段中端、藤木友紀
    • Organizer
      日本植物学会第77回大会シンポジウム
    • Place of Presentation
      北海道大学
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] ペクチン酸リアーゼRSX1の過剰発現は高CO2環境下でもシンプラスト連絡を強化し糖転流を促進する2013

    • Author(s)
      段中端、金子康子、藤木友紀、西田生郎
    • Organizer
      日本植物学会第77回大会
    • Place of Presentation
      北海道大学
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] シロイヌナズナにおけるアポプラスト経路とシンプラスト経路の独自性と相補性に関する研究2013

    • Author(s)
      本間あゆみ、段中端、藤木友紀、西田生郎
    • Organizer
      日本植物学会第77回大会
    • Place of Presentation
      北海道大学
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Genetic and Molecular Biological Evaluation of Different Phloem Loading Pathways in Arabidopsis Thaliana2013

    • Author(s)
      Nishida Ikuo,Duan Zhongrui,Homma Ayumi,Kaneko Yasuko,Fujiki Yuki
    • Organizer
      Third International Conference on Plant Vascular Biology
    • Place of Presentation
      Conference Hotel Rantapuisto (Finland)
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] RSX1 Promotes Photoassimilate Translocation in Arabidopsis Grown Under high CO2 Atmosphere by Constructing Plasmodesmal Connections in Vein Cells2013

    • Author(s)
      Duan Zhongrui,Homma Ayumi,Fujiki Yuki,Kaneko Yasuko,Nishida Ikuo
    • Organizer
      Third International Conference on Plant Vascular Biology
    • Place of Presentation
      Conference Hotel Rantapuisto (Finland)
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 高CO2環境応答によるシロイヌナズナの糖転流経路と二次原形質連絡形成の解析2012

    • Author(s)
      段中瑞、藤木友紀、西田生郎
    • Organizer
      日本植物学会第76回大会
    • Place of Presentation
      兵庫県立大学
    • Year and Date
      2012-09-15
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Remarks] 高CO2環境下の緑葉の転流活性化にはSUT4遺伝子が関与し篩管の原形質連絡形成が促進する

    • URL

      http://www.molbiol.saitama-u.ac.jp/~nishida/Nishida_Lab/Pub60.html

    • Related Report
      2013 Annual Research Report

URL: 

Published: 2013-05-15   Modified: 2019-07-29  

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