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シロイヌナズナの機械刺激受容体の構造と機能

Publicly Offered Research

Project AreaEnvironmental sensing of plants: Signal perception, processing and cellular responses
Project/Area Number 25120708
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 InstitutionTokyo Gakugei University

Principal Investigator

飯田 秀利  東京学芸大学, 教育学部, 教授 (70124435)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2015-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2014)
Budget Amount *help
¥16,380,000 (Direct Cost: ¥12,600,000、Indirect Cost: ¥3,780,000)
Fiscal Year 2014: ¥8,190,000 (Direct Cost: ¥6,300,000、Indirect Cost: ¥1,890,000)
Fiscal Year 2013: ¥8,190,000 (Direct Cost: ¥6,300,000、Indirect Cost: ¥1,890,000)
Keywords機械受容チャネル / 機械刺激 / 接触刺激 / 低浸透圧刺激 / Ca2+チャネル / 立体構造 / 単粒子解析 / 低温電子顕微鏡 / 根の伸長 / 低温ストレス
Outline of Annual Research Achievements

1.MCA1のCa2+透過性機械受容チャネルとしての機能を調べる目的の一環として、これまで低浸透圧刺激後の [Ca2+]cytの変化を、イクオリンをプローブとして、MCA1高発現株と野生株の芽生えについて調べてきた。今年度は、新たに同じ方法を使ってMCA2ついて調べた。その結果、MCA2高発現株の芽生えではMCA1高発現株の芽生えと同様に、野生株の芽生えよりも低浸透圧刺激後の[Ca2+]cytの上昇が2~3倍ほど高かった。この上昇は、低浸透圧溶液に20 mM EGTA、1 mM GdCl3、または1 mM LaCl3を共存させることにより完全に阻害された。したがって、MCA1とMCA2は低浸透圧刺激を感受して細胞外からCa2+を流入させるはたらきをもつことが明らかになった。
2.MCA1とMCA2がCa2+透過性機械受容チャネルとして機能することから、両者の遺伝子は機械刺激を受けると発現が誘導される可能性が考えられる。そこで、MCA1-promoter::GUS発現株とMCA2-promoter::GUS発現株を使って、以下の3つの条件下で暗所4日間生育させた:①シュートが何にも接触しないで生育、②縦置き寒天培地の表面をシュート全体が寒天培地に接触しながら生育、および③シュートが成長してシャーレのふたに接触するように生育。これらの植物体をGUS染色して観察した結果、MCA1は、「①接触なし」の条件下ではシュートで発現しなかったが、「②全体の接触」の条件下では子葉全体と胚軸上部で発現し、「③子葉の接触」の条件下では子葉の上部と胚軸の上部で発現することが確認された。一方、MCA2は、「①接触なし」の条件下では子葉全体で発現したが、「②全体の接触」の条件下では子葉全体と胚軸全体で発現し、「③子葉の接触」の条件下では子葉全体と胚軸のほぼ上半分で発現することが確認された。

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

    (19 results)

All 2015 2014 2013 Other

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (10 results) (of which Invited: 3 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Mugifumi, a beneficial farm work of adding mechanical stress by treading to wheat and barley seedlings2014

    • Author(s)
      H. Iida
    • Journal Title

      Front. Plant Sci.

      Volume: 5 Pages: 1-3

    • DOI

      10.3389/fpls.2014.00453

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Structural Characterization of the Mechanosensitive Channel Candidate MCA2 from <i>Arabidopsis thaliana<i>2014

    • Author(s)
      Shigematsu, H., Iida, K., Nakano, M., Chaudhuri, P., Iida, H.*, and Nagayama, K.* *Co- corresponding author
    • Journal Title

      PLOS ONE

      Volume: 9 Issue: 1 Pages: e87724-e87724

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0087724

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Mechanosensitive channels are activated by stress in the actin stress fibers, which could be involved in gravity sensing in plants2014

    • Author(s)
      Hitoshi Tatsumi, Takuya Furuichi, Masataka Nakano, Masatsugu Toyota, Kimihide Hayakawa, Masahiro Sokabe, and Hidetoshi Iida
    • Journal Title

      Plant Biology

      Volume: 16(Suppl. 1) Issue: s1 Pages: 18-22

    • DOI

      10.1111/plb.12095

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] New candidates for mechano-sensitive channels potentially2014

    • Author(s)
      H. Iida, T. Furuichi, M. Nakano, M. Toyota, M. Sokabe & H. Tatsumi
    • Journal Title

      Plant Biology

      Volume: 16(Suppl. 1) Issue: s1 Pages: 39-42

    • DOI

      10.1111/plb.12044

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Hyperactive and hypoactive mutations in Cch1, a yeast homologue of the voltage-gated calcium-channel pore-forming subunit.2013

    • Author(s)
      Teng, J., Iida, K., Imai, A., Nakano, M., Tada, T., and Iida, H.
    • Journal Title

      Microbiology

      Volume: 159 Issue: Pt_5 Pages: 970-979

    • DOI

      10.1099/mic.0.064030-0

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Electrophysiological characterization of the mechanosensitive channel MscCG in Corynebacterium glutamicum.2013

    • Author(s)
      Nakayama, Y.*, Yoshimura, K., and Iida, H.* *Co- corresponding author
    • Journal Title

      Biophys. J.

      Volume: 105 Issue: 6 Pages: 1366-1375

    • DOI

      10.1016/j.bpj.2013.06.054

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 「明らかになった機械受容チャネルの新しいはたらき」2013

    • Author(s)
      .飯田秀利、中山義敬
    • Journal Title

      新学術領域研究「植物の環境感覚:刺激受容から細胞応答まで」News Letter “Perspective Plants”

      Volume: 5 Pages: 13-13

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] シロイヌナズナにおいて新規に発見された重力刺激応答性細胞内Ca2上昇2015

    • Author(s)
      中野正貴、 古市卓也、曽我部正博、飯田秀利、辰巳仁史
    • 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(東京都世田谷区)
    • Year and Date
      2015-03-18
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Mechanisms of mechano-sensing in plants.2015

    • Author(s)
      Iida, H.
    • Organizer
      The 2nd Internationag Simposium on Plant Environmental Sensing
    • Place of Presentation
      産業技術総合研究所(東京都江東区)
    • Year and Date
      2015-03-13
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 植物の低温シグナル伝達におけるカルシウムイオンの役割に関する分子機構の解明2015

    • Author(s)
      飯田 秀利
    • Organizer
      形質転換植物デザインデザイン研究拠点 平成26年度 成果報告会
    • Place of Presentation
      筑波大学春日キャンパス(茨城県つくば市)
    • Year and Date
      2015-02-27
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] シロイヌナズナの成長に伴うCa2+透過性機械受容チャネル候補遺伝子MCA1とMCA2</i>の時空間的発現変化2014

    • Author(s)
      窪田美樹、森研堂、中野正貴、岩元明敏、飯田秀利
    • 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(神奈川県川崎市)
    • Year and Date
      2014-09-12
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] シロイヌナズナの機械受容チャネルMCA2を欠損した株の新たな表現型2014

    • Author(s)
      中野正貴、 鮫島梨花、飯田秀利
    • 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(富山市)
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 細胞内オルガネラ膜ではたらく機械受容チャネル(招待講演)2013

    • Author(s)
      中山 義敬、飯田 秀利
    • Organizer
      第8回トランスポーター研究会年会
    • Place of Presentation
      熊本大学(熊本市)
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 分裂酵母の低浸透圧ショック後の生存にはたらく細胞内機械受容チャネル2013

    • Author(s)
      中山 義敬、平田 愛子、飯田 秀利
    • Organizer
      酵母遺伝学フォーラム第46回研究報告会
    • Place of Presentation
      東北学院大学(仙台市)
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] “Exploring calcium-permeable mechanosensitive channels in plants”(招待講演)2013

    • Author(s)
      飯田 秀利
    • Organizer
      The Italy in Japan 2013 Workshop on Methods for the Investigation of Ion transport Machinery in Biological Membranes.
    • Place of Presentation
      イタリア文化会館(東京都千代田区)
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 「生命科学において教養とは何か」(招待講演)2013

    • Author(s)
      飯田 秀利
    • Organizer
      KOMEX自然科学高度化部門シンポジウム「教養としての生命科学」
    • Place of Presentation
      東京大学駒場キャンパス(東京都目黒区)
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] フェムト秒レーザー誘起衝撃力による分裂酵母細胞のカルシウムイオン応答の個別解析2013

    • Author(s)
      重政彰徳、中山義敬、飯野敬矩、飯田秀利、細川陽一郎
    • Organizer
      第51回日本生物物理学会年会
    • Place of Presentation
      国立京都国際会館
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Remarks] 飯田秀利研究室ホームページ

    • URL

      http://www.u-gakugei.ac.jp/~iida/

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Remarks] 東京学芸大学生命科学分野飯田秀利研究室

    • URL

      http://www.u-gakugei.ac.jp/~iida/

    • Related Report
      2013 Annual Research Report

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

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