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ヒストン修飾を介した植物の乾燥ストレス適応機構の解析

Publicly Offered Research

Project AreaIntegrated analysis of strategies for plant survival and growth in response to global environmental changes
Project/Area Number 25119724
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 InstitutionThe Institute of Physical and Chemical Research

Principal Investigator

関 原明  独立行政法人理化学研究所, 環境資源科学研究センター, チームリーダー (80281624)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2015-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2014)
Budget Amount *help
¥9,360,000 (Direct Cost: ¥7,200,000、Indirect Cost: ¥2,160,000)
Fiscal Year 2014: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2013: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Keywords植物 / 遺伝子 / 環境ストレス適応 / ヒストン修飾 / エピジェネティック制御
Outline of Annual Research Achievements

植物は急激な環境変化に対応するために、複雑な適応システムを備えていることが知られている。近年、このシステムにはヒストン修飾を介した転写(後)制御機構が関与する事が示唆されてきている。
これまでの解析から、シロイヌナズナのヒストン脱アセチル化酵素遺伝子hda6の変異株では、乾燥ストレス条件下で酢酸合成系の遺伝子が強く発現し内在性の酢酸量が増加していることがわかっている。また、シロイヌナズナの乾燥耐性付与にはHDA6によって直接制御される酢酸発酵経路の活性化が必須であることや、シロイヌナズナに酢酸を直接与えるだけで生長阻害もなく植物に強い乾燥耐性を付与可能であることを明らかにしている。今年度は、酢酸処理による乾燥耐性獲得機構の解明をめざして、酢酸で前処理後乾燥ストレス処理時までの過程におけるトランスクリプトームをシロイヌナズナカスタムオリゴマイクロアレイ(本申請代表者グループで新規にデザイン、60K、アジレント)を用いて詳細な解析(8つのタイムポイント:無処理、酢酸処理後1、3、6、9日、さらに乾燥処理後6、9、12日目)を進め以下の知見を得た。
1)酢酸前処理した場合、水で前処理した場合(コントロール)に比べて2,400個の遺伝子で発現が変動していた。酢酸前処理後の乾燥処理過程で、コントロール(水で前処理後の乾燥処理過程)に比べて941個の遺伝子の発現変化が確認された。
2)これらの発現データをもとにPCA解析を行ったところ、酢酸で前処理1日目の発現プロファイルがコントロール条件(水で前処理1日目)と比べて大きく異なっていることがわかった。
3)乾燥ストレス処理時における代表的な乾燥ストレス誘導性遺伝子の発現が、酢酸で前処理した場合コントロール条件(水で前処理した場合)に比べて遅れて発現誘導される傾向が観察された。

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)
  • 2014 Annual Research Report
  • 2013 Annual Research Report
  • Research Products

    (16 results)

All 2015 2014 2013 Other

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 2 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (9 results) (of which Invited: 9 results) Book (2 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Chromatin changes in response to drought, salinity, heat, and cold stresses in plants2015

    • Author(s)
      Kim JM, Sasaki T, Ueda M, Sako K, Seki M
    • Journal Title

      Frontiers in Plant Science

      Volume: 6 Pages: 114-114

    • DOI

      10.3389/fpls.2015.00114

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Epigenetic memory for stress response and adaptation in plants.2014

    • Author(s)
      Kinoshita, T., Seki., M.
    • Journal Title

      Plant and Cell Physiology

      Volume: 55 Issue: 11 Pages: 1859-1863

    • DOI

      10.1093/pcp/pcu125

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] The Cold Signaling Attenuator High Expression of Osmotically Responsive Gene1 Activates Flowering Locus C Transcription via Chromatin Remodeling under Short-Term Cold Stress in Arabidopsis.2013

    • Author(s)
      Jung, J.H., Park, J.H., Lee, S., To, T.K., Kim, J.M., Seki, M. and Park, C.M.
    • Journal Title

      Plant Cell

      Volume: 25 Issue: 11 Pages: 4378-4390

    • DOI

      10.1105/tpc.113.118364

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Epigenetic dynamics in plant drought stress response2015

    • Author(s)
      Kim, J.M., To, T.K., Seki, M.
    • 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、東京
    • Year and Date
      2015-03-16 – 2015-03-18
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Epigenetic switch of acetic acid biosynthesis enhances plant drought tolerance2014

    • Author(s)
      Kim, J.M., To, T.K., Seki, M.
    • Organizer
      The XII France-Japan Workshop on Plant Science
    • Place of Presentation
      東京大学、東京
    • Year and Date
      2014-10-27 – 2014-10-29
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Novel Epigenetic and RNA Regulation in Plant Abiotic Stress Responses2014

    • Author(s)
      Seki, M.
    • Organizer
      Gordon Research Conference on Salt & Water Stress in Plants
    • Place of Presentation
      Newry, USA
    • Year and Date
      2014-08-03 – 2014-08-08
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Novel Epigenetic Regulation in Plant Abiotic Stress Responses2014

    • Author(s)
      Seki, M.
    • Organizer
      Cold Spring Harbor Asia Conference, Genome Assisted Biology of Crops and Model Plant Systems
    • Place of Presentation
      Suzhou, China
    • Year and Date
      2014-04-21 – 2014-04-25
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] エピゲノム制御を介した植物の環境ストレス適応2014

    • Author(s)
      関原明
    • Organizer
      第30回資源植物科学シンポジウム及び第6回植物ストレス科学研究シンポジウム
    • Place of Presentation
      岡山県、倉敷市芸文館アイシアター
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Novel Epigenetic Regulation in Plant Abiotic Stress Responses2014

    • Author(s)
      金鍾明、藤泰子、関原明
    • Organizer
      第55回日本植物生理学会年会シンポジウム「環境変動に対する植物の生存成長戦略:総合研究の新展開」
    • Place of Presentation
      富山県、富山大学五福キャンパス
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Novel Epigenetic and RNA Regulation in Plant Abiotic Stress Responses2014

    • Author(s)
      関原明
    • Organizer
      ロックフェラー大学セミナー(ホスト:Nam-Hai Chua教授)
    • Place of Presentation
      ロックフェラー大学、ニューヨーク、米国
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Novel RNA and Epigenetic Regulations in Plant Abiotic Stress Responses.2013

    • Author(s)
      Matsui, A., Kim, J.M., Kim To, T., Iida, K., Tanaka, M., Ishida, J., Morosawa, T., Toyoda, T. and Seki, M
    • Organizer
      2013 International Symposium on Agricultural Biotechnology: Emerging Topics on Plant Stress Biology
    • Place of Presentation
      Taipei, Taiwan
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Novel Epigenetic Regulation in Plant Abiotic Stress Responses.2013

    • Author(s)
      Kim, J.M., To, T.K. and Seki, M.
    • Organizer
      IPGSA 2013
    • Place of Presentation
      Shanghai, China
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Invited
  • [Book] 「ゲノム・シーケンサー革命」~あなたの問題、NGSが解決します~ (監修:林崎良英、編集:伊藤昌可、伊藤恵美)2015

    • Author(s)
      重信秀治、澤進一郎、志水法子、栗原志夫、持田恵一、上原(山口)由紀子、高木宏樹、阿部陽、寺内良平、高橋聡史、関 原明
    • Total Pages
      15
    • Publisher
      化学同人
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Book] "Methods in Molecular Biology- A third edition of the Arabidopsis Protocols (Edited by Drs. Jose J. Sanchez-Serrano and Julio Salinas)"2014

    • Author(s)
      Kim, J.M., To, T.K., Tanaka, M., Endo, T.A., Matsui, A., Ishida, J., Robertson, F.C., Toyoda, T. and Seki, M.
    • Total Pages
      726
    • Publisher
      Humana Press Inc
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Remarks] 理化学研究所環境資源科学研究センター、植物ゲノム発現研究チーム、ホームページ

    • URL

      http://www.csrs.riken.jp/jp/labs/pgnrt/index.html

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Remarks] 理化学研究所環境資源科学研究センター、植物ゲノム発現研究チームホームページ

    • URL

      http://www.csrs.riken.jp/jp/labs/pgnrt/index.html

    • Related Report
      2013 Annual Research Report

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

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