ゲノム情報科学に基づく環境応答性プロモーターの動作原理の還元論的解析

• Project Area: Environmental sensing of plants: Signal perception, processing and cellular responses
• Project/Area Number: 25120712
• 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: Gifu University
• Principal Investigator: 山本 義治 岐阜大学, 応用生物科学部, 教授 (50301784)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 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: 合成プロモーター / 環境ストレス応答 / 植物ゲノム / 環境応答

Outline of Annual Research Achievements

H26年度はこれまで不可能であった「間にスペーサーを持つ転写制御配列」の予測法を確立した。新規予測法を用いて、NACファミリーの転写因子であるSOG1の結合領域を予測し、タンパク質-DNAのin vitro結合実験により予測を検証することができた。また、別の予測として、間にスペーサーを持つESRE（ERストレス応答エレメント）をERストレス応答のマイクロアレイデータから予測することができた。新規の予測法は上に挙げた種類の転写制御配列のみならず、間に１つスペーサーを持つ二部式の制御配列全般をカバーできているものと考えている。これらの結果は別のNAC型転写因子のターゲット配列の予測及び生化学実験による結合解析の結果と合わせて、投稿準備中である。
また、過酸化水素処理に対する転写応答をマイクロアレイにより解析し、得られた結果から過酸化水素応答性転写因子間での支配関係をまとめて解析するスキームを検討した。
H27年度（延長期間）は前年度行った改良型プロモーター予測の結果に基づき、環境応答性合成プロモーターを作成し、植物へ導入後機能評価を行った。また、予測の結果に基づき、推定される転写因子タンパク質とのDNA-タンパク質間の結合実験を行い、ポジティブな結果を多数得ることができた。後者の結果は転写ネットワークの実験的解明へ向けてスケールアップすることが可能であることが強く示唆された。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Jena University(Germany)
• [Journal Article] The Response of Arabidopsis ELIP2 to UV-B, high light, and cold stress are regulated by a transcriptional regulatory unit composed of two elements. (2015)
  • Author(s): Hayami N, Sakai Y, Saito T, Kimura M, Tokizawa M, Nomoto M, Tada Y, Iuchi S, Yamamoto YY
  • Journal Title: Plant Physiol Volume: 169 Issue: 1 Pages: 840-855
  • DOI: 10.1104/pp.15.00398
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] 光防御関連遺伝子ELIP2プロモーターから同定された強光、低温、UV-Bストレス応答を統合する転写制御配列 (2015)
  • Author(s): 速水菜月、坂井優作、時澤睦朋、井内聖、野元美佳、多田安臣、山本義治
  • Journal Title: 光合成研究 Volume: 25 Pages: 84-91
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Prediction-oriented promoter analysis of Arabidopsis ELIP2 revealed novel transcriptional regulatory elements that unite UV-B, high light and cold stress response (2015)
  • Author(s): Hayami N, Sakai Y, Saito T, Kimura M, Tokizawa M, Nomoto M, Tada Y, Iuchi S, Yamamoto YY
  • Journal Title: Proceedings of the 4th UGSAS-GU International Symposium 2015 Volume: 1 Pages: 40-41
• [Journal Article] Adaptive strategies of Arabidopsis thaliana to acid soil environment. (2015)
  • Author(s): Nakano, Y, Kusunoki K, Iuchi S, Tokizawa M, Yamamoto YY, Kobayashi M, Kobayashi Y, Koyama H
  • Journal Title: Proceedings of the 4th UGSAS-GU International Symposium 2015 Volume: 1 Pages: 40-41
• [Journal Article] ppdb: Plant Promoter Database ver. 3.0 (2014)
  • Author(s): Hieno A, Naznin A, Hyakumachi M, Sakurai T, Tokizawa M, Koyama H, Sato N, Nishiyama T, Hasebe H, Zimmer AD, Lang D, Resk R, Rensing S, Obokata J, Yamamoto YY
  • Journal Title: Nucleic Acids Research Volume: 42 Issue: D1 Pages: D1188-D1192
  • DOI: 10.1093/nar/gkt1027
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Analysis of environmental stress in plants with the aid of marker genes for H2O2 responses (2013)
  • Author(s): Hieno A, Naznin HA, Sawaki K, Koyama H, Sakai Y, Ishino H, Hyakumachi M. Yamamoto YY
  • Journal Title: Methods Enzymol Volume: 527 Pages: 221-237
  • DOI: 10.1016/b978-0-12-405882-8.00012-x
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Prediction-oriented promoter analysis of Arabidopsis ELIP2 revealed novel transcriptional regulatory elements that unite UV-B, high light and cold stress response (2015)
  • Author(s): Hayami N, Sakai Y, Saito T, Kimura M, Tokizawa M, Nomoto M, Tada Y, Iuchi S, Yamamoto YY
  • Organizer: The 4th UGSAS-GU International Symposium
  • Place of Presentation: Gifu
  • Year and Date: 2015-08-27
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] “Adaptive strategies of Arabidopsis thaliana to acid soil environment (2015)
  • Author(s): Nakano Y, Kusunoki K, Iuchi S, Tokizawa M, Yamamoto YY, Kobayashi M, Kobayashi Y, Koyama H
  • Organizer: The 4th UGSAS-GU International Symposium
  • Place of Presentation: Gifu
  • Year and Date: 2015-08-27
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] “Reciprocal regulation between salicylate- and jasmonate-responsive transcription factors in plant immunity (2015)
  • Author(s): M. Nomoto1, H. Tsukagoshi2, T. Mori1, T. Suzuki3, M.J. Skelly4, T. Matsushita5, Y.Y. Yamamoto6, T. Higashiyama7 , S.H. Spoel4, Y. Tada
  • Organizer: International Congress on Arabidopsis Research (ICAR2015)
  • Place of Presentation: Paris
  • Year and Date: 2015-07-05
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Analysis of direct target genes of SOG1, a key transcription factor involved in DNA damage response. (2015)
  • Author(s): Ogita N, Okushima Y, Kurata T, Tokizawa M, Yamamoto YY, Takahashi N, Umeda M
  • Organizer: International Congress on Arabidopsis Research (ICAR2015)
  • Place of Presentation: Paris
  • Year and Date: 2015-07-05
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Reciprocal regulation between salicylate- and jasmonate-responsive transcription factors in plant immunity (2015)
  • Author(s): M. Nomoto, H. Tsukagoshi, T. Mori, T. Suzuki, M.J. Skelly, N. Oka, T. Matsushita, M. Tokizawa, Y.Y. Yamamoto, T. Higashiyama, S.H. Spoel, Y. Tada
  • Organizer: International ERATO Higashiyama Live-Holonics Symposium and Technical Workshop 2015 "Organogenesis from Eggs to Mature Plants"
  • Place of Presentation: Nagoya
  • Year and Date: 2015-05-01
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 乾燥環境下における単子葉植物（イネ・トウモロコシ）特異的シス因子の同定 (2014)
  • Author(s): 圓山恭之進、後藤新悟、中島一雄、山本義治、櫻井哲也
  • Organizer: 日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 富山大学
• [Presentation] JAZ-MYCモジュールを介したNO初期認識機構の解明 (2014)
  • Author(s): 三田村梨帆、野元美佳、森毅、時澤睦朋、山本義治、多田安臣
  • Organizer: 日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 富山大学
• [Presentation] サリチル酸シグナルにおける新奇NPR1相互作用因子の機能解析 (2014)
  • Author(s): 野元美佳、森毅、Rajinikanth Mohan、岡和、時澤睦朋、秋光和也、山本義治、Xinnian Dong、多田安臣
  • Organizer: 日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 富山大学
• [Presentation] 過酸化水素に対する転写応答のマイクロアレイ解析と転写制御配列のin silico予測 (2014)
  • Author(s): 日恵野綾香、Most. Hushna Naznin、百町満朗、澤木克亘、小山博之、樋口美栄子、花田耕介、松井南、時澤睦朋、趙成日、山本義治
  • Organizer: 日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 富山大学
• [Presentation] シロイヌナズナにおける強光・低温ストレス応答の関連解析 (2014)
  • Author(s): 速水 菜月、石野はるか、内藤彩乃、日恵野綾香、樋口美栄子、花田耕介、松井 南、山本義治
  • Organizer: 日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 富山大学
• [Presentation] ATG開始コドン欠損型の偽遺伝子化はゲノム上で転写領域の消失を引き起こす (2013)
  • Author(s): 佐藤壮一郎、松尾充啓、松崎素道、山本義治、小保方潤一
  • Organizer: 日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 神戸
• [Presentation] Prediction of the core cis-regulatory elements responsible for salicylic acid-dependent gene expression (2013)
  • Author(s): Mori T, Nomoto M, Tokizawa M, Akimitsu K, Yamamoto YY, Tada Y
  • Organizer: 香川大学農学部主催「ファイトジーンの可能性と未来VI（国際学会）」
  • Place of Presentation: 高松
• [Presentation] Nitric oxide activates JAZ-mediated signaling pathway in Arabidopsis (2013)
  • Author(s): Mitamura R, Nomoto M, Tokizawa M, Akimitsu K, Yamamoto YY, Tada Y
  • Organizer: 香川大学農学部主催「ファイトジーンの可能性と未来VI（国際学会）」
  • Place of Presentation: 高松
• [Presentation] 一酸化窒素が活性化するジャスモン酸シグナル伝達機構の解明 (2013)
  • Author(s): 三田村梨帆、野元美佳、森毅、時澤睦朋、秋光和也、山本義治、多田安臣
  • Organizer: 日本植物病理学会関西支部会
  • Place of Presentation: 岡山
• [Presentation] アルミニウム応答性リンゴ酸トランスポーターALMT1遺伝子の転写制御機構の解析 (2013)
  • Author(s): 時澤睦朋、小林安文、小林佑理子、山本義治、小山博之
  • Organizer: 日本土壌肥料学会年会
  • Place of Presentation: 名古屋
• [Presentation] 次世代シークエンサーを用いたシロイヌナズナの転写開始点位置の大規模同定 (2013)
  • Author(s): 時澤睦朋、櫻井哲也、黒谷篤之、篠崎一雄、山中啓史、小山博之、鈴木穣、菅野純夫、小保方潤一、山本義治
  • Organizer: 第三回NGS現場の会
  • Place of Presentation: 神戸
• [Presentation] サリチル酸シグナル伝達におけるNPR1応答性シスエレメントの同定 (2013)
  • Author(s): 森毅、野元美佳、時澤睦朋、山本義治、多田安臣
  • Organizer: 感染生理談話会
  • Place of Presentation: 北陸粟津温泉
• [Presentation] 植物免疫応答における一酸化窒素応答性因子の同定 (2013)
  • Author(s): 三田村梨帆、 野元美佳、 森毅、時澤睦朋、山本義治、多田安臣
  • Organizer: 感染生理談話会
  • Place of Presentation: 北陸粟津温泉
• [Presentation] 出芽酵母の遺伝子プロモータにおけるアセトアルデヒド特異的応答配列の探索とMet4依存的硫黄代謝系の機能 (2013)
  • Author(s): 佐藤優太、松山明加、山本義治、早川享志、中川智行
  • Organizer: 日本生物工学会年会
  • Place of Presentation: 広島
• [Presentation] 光防御関連遺伝子ELIP2プロモーターに含まれる、強光、UV-B、低温ストレス応答を統合する制御配列 (2013)
  • Author(s): 水菜月、坂井優作、吉岡洋平、百町満朗、時澤睦朋、井内聖、小林正智、齋藤竜典、小林佑理子、小山博之、山本義治
  • Organizer: 日本光合成学会年会
  • Place of Presentation: 名古屋大学
• [Presentation] バイオインフォマティクスに基づく植 物プロモーター解析
  • Author(s): 速水菜月、日恵野綾香、Naznin Most. Hshuna Ara、百町満朗、時澤睦朋、小林佑理子、小山博之、井内聖、小林正智、山本義治
  • Organizer: 日本植物病理学会年会
  • Place of Presentation: 札幌
• [Presentation] 過酸化水素応答を担う転写制御配列の予測と転写ネットワーク解析
  • Author(s): 日恵野綾香、Naznin Most. Hushna Ara、百町満朗、澤木克亘、小山博之、樋口美栄子、花田耕介、松井南、山本義治
  • Organizer: 日本植物病理学会年会
  • Place of Presentation: 札幌
• [Remarks] 研究室ほームページ
  • URL: http://www1.gifu-u.ac.jp/~yyy/
• [Remarks] Plant Promoter Database
  • URL: http://ppdb.agr.gifu-u.ac.jp