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葉緑体分布パターン決定における二酸化炭素の役割

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 24114707
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 InstitutionOsaka University

Principal Investigator

高木 慎吾  大阪大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (10192626)

Project Period (FY) 2012-04-01 – 2015-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2013)
Budget Amount *help
¥12,480,000 (Direct Cost: ¥9,600,000、Indirect Cost: ¥2,880,000)
Fiscal Year 2013: ¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000)
Fiscal Year 2012: ¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000)
Keywords葉緑体 / 二酸化炭素 / 定位運動 / シロイヌナズナ / 葉肉細胞
Outline of Annual Research Achievements

葉緑体は光合成を最適化するような細胞内配置をとることが知られており、一例として、細胞間隙に沿って分布し、細胞同士が隣り合う場所には分布しない。細胞壁液相中でのCO2の拡散が非常に遅いことから、この分布パターンは、細胞間隙からの効率的なCO2吸収を可能にするためと考えられている。併せて、CO2濃度の高い場所に葉緑体を分布させる仕組みの存在が想定されてきたが、適切な実験系が開発されておらず、明確な検証例は無かった。我々は、プロトプラストをゲルに埋め込む実験系と、ガス交換システムにより個葉の細胞間隙CO2濃度を調節する実験系とにより、検証を行なった。
シロイヌナズナのロゼット葉から葉肉細胞プロトプラストを調製し、アガロースゲルに埋め込み、ゲルの片側に炭酸水素カリウム(KHCO3)溶液を置いて、ゲル中にCO2成分の勾配を作った。赤色光下でプロトプラスト中の葉緑体分布の経時変化を調べたところ、KHCO3溶液側への分布の偏りが検出された。ゲルに含まれるCO2成分を定量し、分布の偏りがCO2濃度依存的に起こることを確認した。従って、上記の仕組みが存在する可能性が示唆された。
ロゼット葉の細胞間隙CO2濃度をガス交換システムによって調節しながら光を照射し、葉肉細胞中の葉緑体分布を解析した。暗黒下では、細胞間隙CO2濃度が高い場合に、葉緑体が細胞間隙に沿う傾向がみられた。強光下では弱光下よりも細胞間隙に沿う傾向が強くなることから、弱光位から強光位に推移する光強度付近で細胞間隙CO2濃度を変化させたところ、細胞間隙CO2濃度が高いほど、受光量を増やす分布をとる傾向を示した。従って、受光量およびCO2吸収の調節の間にクロストークがあり、それを介して葉緑体の分布パターンが決定されることが示唆された。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26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

    (26 results)

All 2015 2014 2013 2012 Other

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (20 results) (of which Invited: 1 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Blue-light-induced rapid chloroplast de-anchoring in Vallisneria epidermal cells.2015

    • Author(s)
      Sakai Y, Inoue S, Harada A, Shimazaki K and Takagi S
    • Journal Title

      J. Integ. Plant Biol.

      Volume: 57 Issue: 1 Pages: 93-105

    • DOI

      10.1111/jipb.12284

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      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Nuclear lamina localized at the nuclear periphery in interphase and at chromosomes in mitotic phase.2014

    • Author(s)
      Sakamoto Y., Takagi S.
    • Journal Title

      Atlas of Plant Cell Structure

      Volume: 26 Pages: 6-7

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      2013 Annual Research Report
  • [Journal Article] LITTLE NUCLEI 1 and 4 regulate nuclear morphology in Arabidopsis thaliana2013

    • Author(s)
      Y. Sakamoto, S. Takagi
    • Journal Title

      Plant and Cell Physiology

      Volume: 54 Issue: 4 Pages: 622-633

    • DOI

      10.1093/pcp/pct031

    • NAID

      10031163853

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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] ストロボスコープ型遠心顕微鏡による運動現象の解析2012

    • Author(s)
      高木慎吾
    • Journal Title

      Plant Morphology

      Volume: 24 Pages: 5-11

    • NAID

      130004726669

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    • Organizer
      第56回日本植物生理学会年会
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      東京
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    • Organizer
      第56回日本植物生理学会年会
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      東京
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      2015-03-16 – 2015-03-18
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      Tokyo Tech-HHU Düsseldorf Joint Symposium on Photosynthesis as a New Chemical Resource
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      東京
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      神戸
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      坂本勇貴、杉山智哉、高木慎吾、松永幸大
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      日本植物学会第78回大会
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      神奈川
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    • Organizer
      日本植物学会第78回大会
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      神奈川
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      2014-09-12 – 2014-09-14
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      Islam MS、Nguyen VT、富永基樹、高木慎吾
    • Organizer
      第18回日本光生物学協会年会
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      大阪
    • Year and Date
      2014-08-22 – 2014-08-23
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      坂本勇貴、杉山智哉、松永幸大、高木慎吾
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      交野
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      2014-04-19
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      飯田幹之、高木慎吾
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      日本植物学会第77回大会
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      札幌
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    • Author(s)
      岩渕功誠、日出間純、田村謙太郎、高木慎吾、西村いくこ
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      日本植物学会第77回大会
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      札幌
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      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] シロイヌナズナ葉表皮細胞の核光定位運動におけるフィトクロムの役割2013

    • Author(s)
      登坂祐哉、木原梓、秋田理紗子、高木慎吾
    • Organizer
      日本植物学会第77回大会
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      札幌
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      原田明子、岡崎芳次、木下俊則、永井玲子、高木慎吾
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      日本植物学会第77回大会
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      札幌
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      2012 Annual Research Report
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      M.S. Islam, S. Takagi
    • Organizer
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      Providence, USA
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      田中怜、岩渕功誠、西村いくこ、高木慎吾
    • Organizer
      第54回日本植物生理学会年会
    • Place of Presentation
      岡山
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  • [Presentation] アクチン結合ドメインを持つキネシン様タンパク質遺伝子欠損シロイヌナズナの表現型解析2013

    • Author(s)
      光武翔、安原裕紀、高木慎吾
    • Organizer
      2013年生体運動研究合同班会議
    • Place of Presentation
      広島
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      岡山
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    • Invited
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    • Author(s)
      M.S. Islam and S. Takagi
    • Organizer
      平成24年度近畿植物学会
    • Place of Presentation
      奈良
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      2012 Annual Research Report
  • [Remarks] 植物細胞生物学研究室

    • URL

      http://www.bio.sci.osaka-u.ac.jp/bio_web/lab_page/takagi/index.html

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  • [Remarks] 植物細胞生物学研究室

    • URL

      http://www.bio.sci.osaka-u.ac.jp/bio_web/lab_page/takagi/index.html

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

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