細胞壁再構成をともなう離生細胞間隙形成の分子機構

• Project Area: Plant cell wall as information-processing system
• Project/Area Number: 25114510
• 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: Kobe University
• Principal Investigator: 石崎 公庸 神戸大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (00452293)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥11,180,000 (Direct Cost: ¥8,600,000、Indirect Cost: ¥2,580,000); Fiscal Year 2014: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000); Fiscal Year 2013: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
• Keywords: 離生細胞間隙 / 細胞壁再構成 / 細胞間情報伝達 / ユビキチンープロテアソーム系 / 植物 / 細胞壁 / 遺伝子 / 発生分化 / 進化

Outline of Annual Research Achievements

植物には、細胞と細胞の間が気体で満たされた細胞間隙をもつ組織（通気組織）が多くみられる。根や葉の組織内部に張り巡らされた細胞間隙は、呼吸や光合成の基質である酸素（O2）や二酸化炭素（CO2）を植物体内に行き渡らせる上で重要な組織構造である。隣接する細胞が離れて形成される離生細胞間隙では、隣接する細胞間で共有されている一次細胞壁の再構成が起こると考えられているが、その発生の分子メカニズムについては未解析であり、現在までほとんど知見がない。本研究では基部陸上植物ゼニゴケの気室形成をモデルに、以下の解析を行い、植物の離生細胞間隙形成の制御メカニズムについて分子遺伝学の手法により解析した。
今年度は、NOP1のE3ユビキチン活性と機能の関係について詳細に解析し、その情報を元にNOP1の標的タンパク質の同定を進めた。NOP1のE3ユビキチンリガーゼ活性に必要なU-boxドメインを欠失した⊿UboxNOP1-Citrine発現株をnop1変異体に導入した形質転換体⊿UboxNOP1-Citrine/nop1を作出し解析したところ、気室形成の回復は見られなかったが野生型NOP1－Citrineと同様に細胞膜にCitrine蛍光が観察された。このことからNOP1はC末端側のドメインを介して細胞膜に局在するが、その機能にはE3リガーゼ活性を有するU-boxドメインが必須であることが明らかとなった。さらに⊿UboxNOP1-Citrine/nop1株からの免疫沈降実験について、種々の条件検討を行った後、連携研究者の深尾らと共同でLC-MS/MS解析により、NOP1複合体に含まれるタンパク質同定の試みを数回行った。予備的な段階ではあるが、セリンスレオニンキナーゼ、ロイシンリッチリピートをもつ受容体様キナーゼ（LRR-RLK）や微小管関連因子、細胞壁再構築関連因子などが同定された。

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。

Research Products

• [Journal Article] Stomatal guard cells co-optedan ancient ABA-dependent desiccation survival system to regulate stomatal closure (2015)
  • Author(s): Lind, C., Dreyer, I., López-Sanjurjo, E.J., von Meyer, K., Ishizaki, K., Kohchi, T., Lang, D., Zhao, Y., Kreuzer, I., Al-Rasheid, K.A.S., Ronne, H., Reski, R., Zhu, J.K., Geiger, D. and Hedrich, R.
  • Journal Title: Current Biology Volume: 30 Issue: 7 Pages: 928-935
  • DOI: 10.1016/j.cub.2015.01.067
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Arachidonic acid-dependent carbon-eight volatile synthesis from wounded liverwort (Marchantia polymorpha) (2015)
  • Author(s): Kihara, H., Tanaka, M., Yamato, K.T., Horibara, A., Yamada, A., Kita, S., Ishizaki, K., Kajikawa, M., Fukuzawa, H., Kohchi, T., Akakabe, Y. and Matsui, K.
  • Journal Title: Phytochemistry Volume: 107 Pages: 42-49
  • DOI: 10.1016/j.phytochem.2014.08.008
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Auxin-mediated transcriptional system with a minimal set of components is critical for morphogenesis through the life cycle in Marchantia polymorpha (2015)
  • Author(s): Kato, H., Ishizaki, K., Kouno, M., Shirakawa, M., Bowman, J.L., Nishihama, R., and Kohchi, T.
  • Journal Title: PLOS Genet. Volume: In press Issue: 5 Pages: e1005084-e1005084
  • DOI: 10.1371/journal.pgen.1005084
  • NAID: 120005672595
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Auxin produced by the IPyA pathway regulates development and gemmae dormancy in the liverwort Marchantia polymorpha (2015)
  • Author(s): Eklund, M.D., Ishizaki, K., Flores-Sandoval, E., Kikuchi, S., Takebayashi, Y., Tsukamoto, S., Hirakawa, Y., Nonomura, M., Kato, H., Kouno, M., Bhalerao, R.P., Lagercrantz, U., Kasahara, H., Kohchi, T. and Bowman, J.L.
  • Journal Title: Plant Cell Volume: 印刷中
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Phytochrome-mediated regulation of cell division and growth during regeneration and sporeling development in the liverwort Marchantia polymorpha (2015)
  • Author(s): Nishihama, R., Ishizaki, K., Hosaka, M., Matsuda, Y., Kubota, A., and Kohchi, T.
  • Journal Title: J. Plant Res. Volume: 128 Issue: 3 Pages: 407-421
  • DOI: 10.1007/s10265-015-0724-9
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Phototropin encoded by a single-copy gene mediates chloroplast photorelocation movements in the liverwort Marchantia polymorpha (2014)
  • Author(s): Komatsu, A., Terai, M., Ishizaki, K., Suetsugu, N., Tsuboi, H., Nishihama, R., Yamato, K.T., Wada, M., and Kohchi, T.
  • Journal Title: Plant Physiol. Volume: 166 Issue: 1 Pages: 411-427
  • DOI: 10.1104/pp.114.245100
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Co-option of a photoperiodic growth-phase transition system during land plant evolution. (2014)
  • Author(s): Akane Kubota, Shogo Kita, Kimitsune Ishizaki, Ryuichi Nishihama, Katsuyuki T. Yamato, Takayuki Kohchi
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 5 : 3668 Issue: 1 Pages: 3668-3668
  • DOI: 10.1038/ncomms4668
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Comparison of the MpEF1α and CaMV35 promoters for application in Marchantia polymorpha overexpression studies (2014)
  • Author(s): Althoff, F., Kopischke, S., Zobell, O., Ide, K., Ishizaki, K., Kohchi, T. and Zachgo, S.
  • Journal Title: Transgenic Research Volume: 23 Issue: 2 Pages: 235-244
  • DOI: 10.1007/s11248-013-9746-z
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Essential role of the E3 ubiquitin ligase NOPPERABO1 in schizogenous intercellular space formation in the liverwort Marchantia polymorpha. (2013)
  • Author(s): Ishizaki, K., Mizutani, M., Shimamura, M., Masuda, A., Nishihama, R. and Kohchi, T.
  • Journal Title: The Plant Cell Volume: 25 Pages: 4075-4084
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Subfunctionalization of sigma factors during the evolution of land plants based on mutant analysis of liverwort (Marchantia polymorpha L.) MpSIG1. (2013)
  • Author(s): Ueda, M., Takami, T., Peng, L., Ishizaki, K., Kohchi, T., Shikanai, T. and Nishimura, Y.
  • Journal Title: Genome Biology and Evolution Volume: 5 Issue: 10 Pages: 1836-1848
  • DOI: 10.1093/gbe/evt137
  • NAID: 120005373074
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Characterization of four nuclear-encoded plastid RNA polymerase sigma factor genes in the liverwort Marchantia polymorpha: blue-light- and multiple stress-responsive SIG5 was acquired early in the emergence of terrestrial plants. (2013)
  • Author(s): Kanazawa T, Ishizaki K, Kohchi T, Hanaoka M, Tanaka K.
  • Journal Title: Plant Cell Physiol. Volume: 54 Issue: 10 Pages: 1736-1748
  • DOI: 10.1093/pcp/pct119
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Homologous recombination-mediated gene targeting in the liverwort Marchantia polymorpha L. (2013)
  • Author(s): K. Ishizaki
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 3 Issue: 1 Pages: 1532-1532
  • DOI: 10.1038/srep01532
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Vegetative propagation: development of asexual progenies from vegetative tissue (2015)
  • Author(s): Kimitsune Ishizaki
  • Organizer: 第56回日本植物生理学会年会 シンポジウム
  • Place of Presentation: 東京農業大学・世田谷キャンパス
  • Year and Date: 2015-03-16 – 2015-03-18
  • Invited
• [Presentation] R2R3－MYB型転写因子GCAM1は苔類ゼニゴケの杯状体形成を制御する (2015)
  • Author(s): 塚本成幸、菅谷友美、大和勝幸、西浜竜一、久保浩義、七條千津子、深城英弘、三村徹郎、河内孝之、石崎公庸
  • Organizer: 第56回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 東京農業大学・世田谷キャンパス
  • Year and Date: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [Presentation] ゼニゴケにおける杯状体形成関連遺伝子GEMMA-CUP ASSOCIATED MYB 2の解析 (2015)
  • Author(s): 高見英幸、塚本成幸、増田晃秀、七條千津子、深城英弘、三村徹郎、河内孝之
  • Organizer: 第56回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 東京農業大学・世田谷キャンパス
  • Year and Date: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [Presentation] 無性芽形成異常変異体karappo2における変異原因遺伝子の同定 (2015)
  • Author(s): 樋渡琢真、山口勝司、重信秀治、澤進一郎、深城英弘、三村徹郎、河内孝之、石崎公庸
  • Organizer: 第56回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 東京農業大学・世田谷キャンパス
  • Year and Date: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [Presentation] ゼニゴケから見えてきた栄養繁殖と腋芽発生の共通制御メカニズム (2014)
  • Author(s): 石崎公庸
  • Organizer: 日本植物学会第78回大会 シンポジウム
  • Place of Presentation: 明治大学・生田キャンパス
  • Year and Date: 2014-09-12 – 2014-09-14
  • Invited
• [Presentation] ゼニゴケの栄養繁殖器官で発現するR2R3型MYB遺伝子の単離と機能解析 (2014)
  • Author(s): 塚本成幸、菅谷友美、大和勝幸、山口勝司、重信秀治、西浜竜一、七條千津子、久保浩義、河内孝之、深城英弘、三村徹郎、石崎公庸
  • Organizer: 日本植物学会第78回大会
  • Place of Presentation: 明治大学・生田キャンパス
  • Year and Date: 2014-09-12 – 2014-09-14
• [Presentation] コケ植物配偶体における器官発生の分子遺伝学 (2014)
  • Author(s): 石崎公庸
  • Organizer: イネ遺伝学・分子生物学ワークショップ2014
  • Place of Presentation: 東京大学弥生講堂一条ホール
  • Year and Date: 2014-07-11 – 2014-07-12
  • Invited
• [Presentation] コケ植物における無性芽の発生と休眠 (2014)
  • Author(s): 石崎公庸
  • Organizer: 第55回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 富山大学 五福キャンパス
  • Invited
• [Presentation] ゼニゴケ気室の発生初期段階ではNOPPERABO1のE3ユビキチンリガーゼ活性が必須である (2014)
  • Author(s): 水谷未耶、石崎公庸、増田晃秀、嶋村正樹、西浜竜一、河内孝之
  • Organizer: 第55回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 富山大学 五福キャンパス
• [Presentation] Gemma and gemma-cup development in Marchantia polymorpha (2013)
  • Author(s): Kimitsune Ishizaki
  • Organizer: International Marchantia Workshop 2013
  • Place of Presentation: Buln Buln Cabins, Victoria, Australia
• [Remarks] 神戸大学大学院理学研究科 石崎研究室ウェブサイト PUBLICATION
  • URL: http://www.research.kobe-u.ac.jp/fsci-ishizaki/publication.html