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植物環境応答におけるオルガネラCa2+シグナリングの役割と分子機作

Publicly Offered Research

Project AreaEnvironmental sensing of plants: Signal perception, processing and cellular responses
Project/Area Number 25120723
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 InstitutionKyoto Prefectural University

Principal Investigator

椎名 隆  京都府立大学, 生命環境科学研究科(系), 教授 (10206039)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2015-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2014)
Budget Amount *help
¥8,580,000 (Direct Cost: ¥6,600,000、Indirect Cost: ¥1,980,000)
Fiscal Year 2014: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2013: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Keywordsカルシウム / 葉緑体 / ミトコンドリア / シロイヌナズナ / 免疫応答 / 機械受容チャネル / Ca2+ / CAS / 免疫 / 循環的電子移動
Outline of Annual Research Achievements

葉緑体およびミトコンドリアにおける「オルガネラ環境感覚」とCa2+シグナリングに注目し、以下の3つの研究を行った。
【研究1 オルガネラCa2+シグナル発生機構の解析】葉緑体およびミトコンドリアのCa2+シグナル発生に関わる因子を同定し、機能解析を行った。葉緑体については、Ca2+結合タンパク質CASのリン酸化がCa2+輸送に関わる可能性を検討するために、CASリン酸化部位変異体の取得を進めた。ミトコンドリアについては、動物細胞で同定されたCa2+ユニポーター系の2種の構成要素MCUとMICU1が共に葉緑体に局在することを明らかにした。特に,MICU1については特異抗体を作成し、ミトコンドリア内膜に局在することを示した。また、機械受容チャネルMSL1についても特異抗体を作成し、ミトコンドリア内も国局在することを示した。
【研究2 オルガネラCa2+シグナルの生理的役割】CASは光化学系Iの循環的電子移動制御因子PGRL1と相互作用する。PGRL1変異体を用い、フラジェリンペプチドflg22が誘導するPR1などの感染防御遺伝子の発現が,CASノックアウト変異体で亢進されることを明らかにした。CASとPGRL1の相互作用が、感染防御遺伝子の発現を制御するレトログレードシグナルと関係していると考えられる。また、ミトコンドリアCa2+ユニポーター制御因子のMICU1の過剰発現がミトコンドリア機能制御と関係していることを確認した。機械受容チャネルMSL1については、機械受容チャネル遺伝子を全て欠失した大腸菌変異体への相補性試験を進めた。
【研究3 オルガネラca2+シグナルイメージング】葉緑体Ca2+については、根の色素体の各種ストレスにたいする応答性を解析した。また、ROSとCa2+シグナルを同時測定する系の開発も進めた。

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

    (35 results)

All 2015 2014 2013

All Journal Article (8 results) (of which Peer Reviewed: 8 results,  Open Access: 4 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (25 results) (of which Invited: 4 results) Book (2 results)

  • [Journal Article] Calcium signaling in plant endosymbiotic organelles: mechanism and role in physiology.2014

    • Author(s)
      Nomura, H. and Shiina, T.
    • Journal Title

      Mol. Plant

      Volume: 7 Issue: 7 Pages: 1094-1104

    • DOI

      10.1093/mp/ssu020

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      2014 Annual Research Report 2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] A scalable open-source pipeline for large-scale root phenotyping.2014

    • Author(s)
      Radka Slovak, Christian Göschl, Xiaoxue Su, Koji Shimotani, Takashi Shiina and Wolfgang Busch
    • Journal Title

      Plant Cell

      Volume: 26 Pages: 2390-2403

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      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Light-dependent expression of flg-22-induced defense genes in Arabidopsis2014

    • Author(s)
      Sano S, Aoyama M, Nakai K, Shimotani K, Yamasaki K, Sato MH, Tojo D, Suwastika IN, Nomura H, Shiina T
    • Journal Title

      Frontiers in Plant Science

      Volume: 5 Pages: 531-531

    • DOI

      10.3389/fpls.2014.00531

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Evidence for lateral gene transfer (LGT) in the evolution of eubacteria-derived small GTPases in plant organelles.2014

    • Author(s)
      Suwastika IN, Denawa M, Yomogihara S, Im CH, Bang WY, Ohniwa RL, Bahk JD, Takeyasu K, Shiina T.
    • Journal Title

      Front Plant Sci.

      Volume: 5 Pages: 678-678

    • DOI

      10.3389/fpls.2014.00678

    • NAID

      120007136464

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      2014 Annual Research Report
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  • [Journal Article] Recent advances in the study of chloroplast gene expression and its evolution.2014

    • Author(s)
      Yagi, Y and Shiina, T.
    • Journal Title

      Front. in Plant Sci.

      Volume: 5 Pages: 61-61

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  • [Journal Article] A scalable open-source pipeline for large-scale root phenotyping2014

    • Author(s)
      Radka Slovak, Christian Göschl, Xiaoxue Su, Koji Shimotani, Takashi Shiina, Wolfgang Busch
    • Journal Title

      Plant Cell

      Volume: 未定

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      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Chloroplast envelope localization of EDS5, an essential factor for salicylic acid biosynthesis in Arabidopsis thaliana.2013

    • Author(s)
      Yamasaki K, Motomura Y, Yagi Y, Nomura H, Kikuchi S, Nakai M, Shiina T.
    • Journal Title

      Plant Signal Behav.

      Volume: 8 Issue: 4 Pages: e23603-e23603

    • DOI

      10.4161/psb.23603

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      2013 Annual Research Report
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  • [Journal Article] Overproduction of hyperthermostable β-1,4-endoglucanase from the archaeon Pyrococcus horikoshii by tobacco chloroplast engineering.2013

    • Author(s)
      Nakahira Y, Ishikawa K, Tanaka K, Tozawa Y, Shiina T.
    • Journal Title

      Biosci Biotechnol Biochem.

      Volume: 77 Pages: 2140-2143

    • NAID

      130003381889

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    • Author(s)
      Shiina, T.
    • Organizer
      第56回日本植物生理学会
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2015-03-16 – 2015-03-18
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    • Author(s)
      齋藤真吾,下谷絋司,椎名隆,高野和文,佐野智
    • Organizer
      第56回日本植物生理学会
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2015-03-16 – 2015-03-18
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  • [Presentation] ミトコンドリア機械受容チャネルMSL1 の機能解析2015

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      艾原佐紀,原田尚実,市川美恵,山本洋子,椎名隆
    • Organizer
      第56回日本植物生理学会
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2015-03-16 – 2015-03-18
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  • [Presentation] 根の色素体で見られるストレス誘導Ca2+シグナル2015

    • Author(s)
      小谷美穂,椎名隆
    • Organizer
      第56回日本植物生理学会
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2015-03-16 – 2015-03-18
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      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 蛍光寿命顕微鏡による糸状シアノバクテリアと緑藻のチラコイド膜の評価2015

    • Author(s)
      野末秀穂,椋野翠,津田裕美,椎名隆,寺嶋正秀,熊崎茂一
    • Organizer
      第56回日本植物生理学会
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2015-03-16 – 2015-03-18
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      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 植物のPAMP 誘導免疫反応における細胞質Ca2+濃度上昇と防御応答遺伝子発現の関係2015

    • Author(s)
      山岡征矢,下谷絋司,田中志整,椎名隆
    • Organizer
      第56回日本植物生理学会
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2015-03-16 – 2015-03-18
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      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] rosstalk between photosynthesis and plant immunity is mediated by CAS.2015

    • Author(s)
      Koji Shimotani,Tsuyoshi Endo,Toshiharu Shikanai,Satoshi Sano,Takashi Shiina
    • Organizer
      第56回日本植物生理学会
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2015-03-16 – 2015-03-18
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      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Identification of mitochondrial calcium transporter MCU and its regulator MICU1 in Arabidopsis thaliana.2015

    • Author(s)
      Akihisa Hamatani, Chihiro Asakura, Yosuke Mizukami, Saki Yomogihara, Takashi Shiina, Yoko Yamamoto
    • Organizer
      第56回日本植物生理学会
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2015-03-16 – 2015-03-18
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      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Revealing Different Properties Of Chloroplasts In Different Tissues By 3-D Fluorescence Lifetime Imaging Microscopy2015

    • Author(s)
      Shinji Fukuda, Takashi Shiina, Kanako Yamasaki, Masahide Terazima, Shigeichi Kumazaki
    • Organizer
      第56回日本植物生理学会
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2015-03-16 – 2015-03-18
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      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 葉緑体の光合成電子伝達による防御遺伝子発現の光依存的活性化2014

    • Author(s)
      佐野智、青山真夕、下谷紘司、中井香奈、山崎加奈子、佐藤雅彦,椎名隆
    • Organizer
      日本植物学会第78回大会
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      川崎
    • Year and Date
      2014-09-12 – 2014-09-14
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      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] シロイヌナズナにおけるミトコンドリアCa2+輸送に関わる因子の探索2014

    • Author(s)
      𦫿原佐紀,浅倉千洋,水上陽介、市川恵美、椎名隆
    • Organizer
      日本植物学会第78回大会
    • Place of Presentation
      川崎
    • Year and Date
      2014-09-12 – 2014-09-14
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      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 身近な植物の種判別実習 ―葉緑体ゲノム塩基配列からー2014

    • Author(s)
      石崎陽子,椎名隆
    • Organizer
      日本植物学会第78回大会
    • Place of Presentation
      川崎
    • Year and Date
      2014-09-12 – 2014-09-14
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      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Identification and Characterization of Arabidopsis MSL1 and MICU1 as Putative Calcium Regulators in Mitochondria2014

    • Author(s)
      Saki Yomogihara, Chihiro Asakura, Yosuke Mizukami, Mie Ichikawa, Takashi Shiina
    • Organizer
      第25回国際シロイヌナズナ研究会議
    • Place of Presentation
      バンクーバー, カナダ
    • Year and Date
      2014-07-28 – 2014-08-01
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      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] PAMPが誘導する病害抵抗瀬遺伝子発現と光合成電子伝達2014

    • Author(s)
      青山真夕、中井香奈、下谷紘司、佐野智、椎名隆
    • Organizer
      第55回日本植物生理学会
    • Place of Presentation
      富山
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      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 葉緑体Ca2+センサーCASを介した防御応答遺伝子発現の制御2014

    • Author(s)
      下谷 紘司、青山 真夕、中井 香奈、佐野 智、椎名 隆
    • Organizer
      第55回日本植物生理学会
    • Place of Presentation
      富山
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      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] ミトコンドリア局在機械受容チャネルMSL1の機能解析2014

    • Author(s)
      艾原佐紀,原田尚実,市川美恵,古市卓也、椎名隆
    • Organizer
      第55回日本植物生理学会
    • Place of Presentation
      富山
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      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Control of defense gene expression via chloroplast Ca2+ sensor protein CAS in Arabidopsis thaliana.2013

    • Author(s)
      Shimotani, K., Nakai, K., Sano, S., Shiina, T.
    • Organizer
      24th International Conference on Arabidopsis Research
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      シドニー
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  • [Presentation] Functional Characterization of Mitochondrial Mechanosensitive Channel MSL1 in Arabidopsis thaliana2013

    • Author(s)
      Yomogihara, S., Harada, N., Asakura, C., Yamaguchi, S., Ichikawa, M., Furuici, T., Shiina, T.
    • Organizer
      24th International Conference on Arabidopsis Research
    • Place of Presentation
      シドニー
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  • [Presentation] Chloroplast Ca2+ and plant immunity.2013

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      Shiina, T.
    • Organizer
      3rd International Symposium on Chloroplast Genomics and Genetic.
    • Place of Presentation
      ニューブルンスイック市 米国
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      2013 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] ミトコンドリア機械受容チャネルMSL1の機能解析2013

    • Author(s)
      艾原佐紀,原田尚実,市川美恵,椎名隆
    • Organizer
      日本植物学会第77回大会
    • Place of Presentation
      札幌
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  • [Presentation] 葉緑体accD遺伝子プロモータの進化2013

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      石崎陽子,木寅翔太,新村周一,椎名隆
    • Organizer
      日本植物学会第77回大会
    • Place of Presentation
      札幌
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      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 葉緑体Ca2+センサーCASによる植物の免疫応答制御の解析2013

    • Author(s)
      下谷紘司,中井香奈,山崎加奈子,佐野智、椎名隆
    • Organizer
      日本植物学会第77回大会
    • Place of Presentation
      札幌
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 葉緑体ストロミュールのABAによる誘導機構2013

    • Author(s)
      椎名隆、金麗花
    • Organizer
      日本植物学会第77回大会
    • Place of Presentation
      札幌
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      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Role of chloroplasts in plant defense responses2013

    • Author(s)
      Shiina, T.
    • Organizer
      International Closing Meeting of the Research Unit 804 ‚Retrograde Signaling in Plants
    • Place of Presentation
      ウイーン
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      2013 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] A role for chloroplast Ca2+ sensor protein CAS in regulation of intracellular Ca2+ signaling and plant defense responses2013

    • Author(s)
      Shiina, T.
    • Organizer
      Indo-Japan Joint Workshop on "Signal sensing and transduction in photosynthetic organisms-from cyanobacteria to land plants
    • Place of Presentation
      ハイデラバード市 インド
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Invited
  • [Book] “遺伝子組換え農業の可能性と課題“ 農業は、面白い!  栗田治編2015

    • Author(s)
      椎名隆、石崎陽子
    • Total Pages
      114
    • Publisher
      ミネルバ書房
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Book] 光合成遺伝子の光応答制御メカニズム 「光合成研究と産業応用最前線」2014

    • Author(s)
      椎名隆,八木祐介
    • Total Pages
      13
    • Publisher
      NTS
    • Related Report
      2014 Annual Research Report

URL: 

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

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