低温シグナル伝達因子ICE1の調節及びカルシウムチャネルによる低温感覚機構

• Project Area: Environmental sensing of plants: Signal perception, processing and cellular responses
• Project/Area Number: 25120703
• 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: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 三浦 謙治 筑波大学, 生命環境系, 准教授 (00507949)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥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: 転写因子ICE1 / 低温シグナル伝達 / 低温ストレス応答 / カルモジュリン様タンパク質 / リン酸化 / カルシウムチャネル

Outline of Annual Research Achievements

低温シグナルにおいてMYC型転写因子ICE1は既知の最上位に位置する転写因子である。本研究ではICE1の調節機構を明らかにするため、低温刺激によって放出されるカルシウムをどのように認識してICE1を活性化するか、ICE1の活性化にはどのような因子が関わっているかを明らかにする目的で研究を行った。これまでの研究からICE1はカルモジュリン様タンパク質(CML)と相互作用することが明らかになっているので、この因子の解析を行った。
カルシウムの認識に関して、シロイヌナズナに50種類あるCMLの中で、CML10及びCML12が低温依存的に相互作用が強まることが明らかとなった。また、ICE1内にカルモジュリン認識配列を調べたところ、1か所存在し、変異を導入したICE1(4RE)を用いたところ、CML10とは相互作用が見られたが、CML12では相互作用が見られなかった。このことから、ICE1はカルモジュリン認識配列付近でCMLと相互作用していることが示唆された。cml12変異体では低温感受性が見られなかったが、CML10, 12をノックダウンするRNAi体では低温感受性が見られたことから、CML10, 12ともに必要であることが明らかとなった。CML10とCML12は隣同士であるため、掛け合わせによる二重変異体の作出は無理である。そこで、CML10を認識するguideRNAをもち、CRISPR/Cas9を植物体内で発現させるためのバイナリ―ベクターを構築した。この遺伝子をcml12に導入して、二重変異体の作出を行っている。
カルシウムの流入に関わると考えていたMCAに関して、再度発現解析を行ったが、mca1 mca2二重変異体ではDREB1や低温誘導性遺伝子の発現に変化が見られなかった。ただし、低温感受性を示したことから、MCAがDREB1経路の制御に関わっていないことが示唆された。

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。

Research Products

• [Journal Article] XTH20 and XTH19 regulated by ANAC071 under auxin flow are involved in cell proliferation in incised Arabidopsis inflorescence stems (2014)
  • Author(s): Pitaksaringkarn, W., Matsuoka, K., Asahina, M., Miura, K., Sage-Ono, K., Ono, M., Yokoyama, R., Nishitani, K., Ishii, T., Iwai, H., Satoh, S.
  • Journal Title: Plant Journal Volume: 80 Issue: 4 Pages: 604
  • DOI: 10.1111/tpj.12654
  • NAID: 120007136554
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Raphanusanin-mediated resistance to pathogens is light dependent in radish and Arabidosis thaliana. (2014)
  • Author(s): Moehninsi, Miura, K., Yamada, K., Shigemori, H.
  • Journal Title: Planta Volume: 240 Issue: 3 Pages: 513-524
  • DOI: 10.1007/s00425-014-2103-5
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Overexpression of <i>SIZ1</i> enhances tolerance to cold and salt stresses and attenuates response to abscisic acid in <i>Arabidopsis thaliana</i> (2014)
  • Author(s): Miura, K., Nozawa, R.
  • Journal Title: Plant Biotechnology Volume: 31 Issue: 2 Pages: 167-172
  • DOI: 10.5511/plantbiotechnology.14.0109a
  • NAID: 130003391371
  • ISSN: 1342-4580, 1347-6114
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Accumulation of endogenous salicylic acid confers drought tolerance to Arabidopsis. (2014)
  • Author(s): Okuma, E., Nozawa, R., Murata, Y.*, & Miura, K.
  • Journal Title: Plant Signal. Behav Volume: 9 Issue: 3 Pages: e28085-e28085
  • DOI: 10.4161/psb.28085
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Regulation of water, salinity, and cold stress responses by salicylic acid. (2014)
  • Author(s): Miura, K., Tada, Y.
  • Journal Title: Frontiers Plant Sci Volume: 5(4) Pages: 1-12
  • DOI: 10.3389/fpls.2014.00004
• [Journal Article] ICE1, a transcription factor involved in cold signaling and tolerance. (2013)
  • Author(s): Miura, K.
  • Journal Title: Plant and Microbe Adaptations to Cold in a Changing World Volume: なし Pages: 189-196
  • DOI: 10.1007/978-1-4614-8253-6_16
  • ISBN: 9781461482529, 9781461482536
• [Presentation] ICE1相互作用因子MYCタンパク質による負の低温シグナル調節 (2015)
  • Author(s): 太田賢、佐藤愛子、野澤理恵子、Jian-Kang Zhu、三浦謙治
  • Organizer: 第５６回日本植物生理学会
  • Place of Presentation: 東京農業大学（東京都世田谷区）
  • Year and Date: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [Presentation] Calmodulin-like protein, an interactor of ICE1, for cold signaling and tolerance (2015)
  • Author(s): Kenji Miura, Hayato Shiba, Rieko Nozawa, Machiko Nakazawa
  • Organizer: The 2nd International Symposium on Plant Environmental Sensing
  • Place of Presentation: 産業技術総合研究所 臨海副都心センター（東京都江東区）
  • Year and Date: 2015-03-13 – 2015-03-15
• [Presentation] Accumulation of endogenous salicylic acid confers drought tolerance to Arabidopsis
  • Author(s): Eiji Okuma, Hiroyuki Okamoto, Hayato Shiba, Hiroshi Kamada, Paul M. Hasegawa, Kenji Miura, Yoshiyuki Murata
  • Organizer: Keystone Symposia, Plant Signaling: Dynamic Properties
  • Place of Presentation: Beaver Run Resort, Colorado, USA
• [Presentation] 基礎から応用へのつなぎとして ～筑波大学遺伝子実験センター共同研究拠点における研究状況～
  • Author(s): 三浦謙治
  • Organizer: 生物系３共同研究拠点合同シンポジウム
  • Place of Presentation: 岡山大学生物資源研究所
• [Presentation] 低温シグナル伝達因子ICE1と相互作用するカルモジュリン様タンパク質の解析
  • Author(s): 三浦謙治、芝勇人、中澤真知子、Jian-Kang Zhu
  • Organizer: 第５５回日本植物生理学会
  • Place of Presentation: 富山大学
• [Book] 新しい植物育種技術を理解しよう NBT(new plant breeding techniques) （江面浩・大澤良編著） (2013)
  • Author(s): 三浦謙治（第４章）及び岡部佳弘、三浦謙治（第９章）
  • Total Pages: 113
  • Publisher: 国際文献社
• [Remarks] 三浦グループのページ
  • URL: http://www.gene.tsukuba.ac.jp/~kmiura/
• [Remarks] 植物の環境感覚
  • URL: http://esplant.net/index.html
• [Remarks] 植物細胞分子生物学会奨励賞
  • URL: http://www.jspcmb.jp/society/sub02_3.html
• [Remarks] 三浦グループのページ
  • URL: http://www.gene.tsukuba.ac.jp/~kmiura/
• [Remarks] 植物の環境感覚
  • URL: http://esplant.net/achievement/group/miura.html