1998 Fiscal Year Annual Research Report

植物の塩・乾燥ストレスに対する応答のメカニズム

Research Project

Project/Area Number	08044199
Research Institution	Kanazawa University
Principal Investigator	和田敬四郎金沢大学, 理学部, 教授 (70028174)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	篠崎一雄理化学研究所, ライフサイエンス筑波研究センター, 主任研究員 (20124216) 佐藤文彦京都大学, 大学院・農学研究科, 教授 (10127087) 高倍鉄子名古屋大学, 生物分子応答研究センター, 助教授 (60089852)
Keywords	プロリン / 塩ストレス / 適合溶質 / グリシン・ベタイン / 乾燥ストレス / シグナル伝達機構 / ポリオール / 遺伝子導入植物
Research Abstract	本研究の目的は、過剰な塩・乾燥ストレスのシグナルを植物がどのように受容し、それらに応答し、さらに馴化していくかというメカニズムを解明し、それらを応用して過酷な環境条件、特に塩過剰環境・乾燥環境に耐えうる新しい植物の作出の可能性を探ろうとするものであった。中でも、1)プロリン、ベタインおよびポリオール等の適合溶質の生成機構、2)塩の植物体内で処理機構、3)種々遺伝子の植物への導入の方策とそれらを評価する方法を探ることであった。3年間に大きな前進を見た。それはプロリンやベタインの合成系をほとんど解明できたこと、またそれらに関係する遺伝子を植物体内に導入し、プロリンやベタインを大量発現する変異植物を作り、どれほど塩・乾燥環境に耐えるようになるかを評価したことである。その結果、これらの変異植物の塩・乾燥に対する耐性は、かなりのものであったが、既に知られている天然の耐塩・耐乾燥植物のそれには及ばなかった。これらの結果を受けて耐塩・耐乾燥性の獲得のために更なる遺伝子解析を行う必要が生じた。また、篠崎らは、外部環境からのシグナルがどのように伝達され、プロリン合成やベタイン合成遺伝子に作用するかというシグナル伝達機構を解明し、直接合成に関わる遺伝子の導入はもちろんであるが、シグナル伝達に関わる遺伝子を導入することによって、一層効率の良い遺伝子導入変異植物作出の可能性を提唱した。植物ゲノムの全遺伝子解析が進む中で、本研究の目的にもDNAマイクロアーレーの利用が有効であるとの提案がボーナート教授によってなされた。このテクニクは発現遺伝子の探索やノーザンプロットなど多くの利用が考えられ、今後の植物のストレス応答の研究の発展にも重要であろう。

Research Products

(19 results)

All Other

All Publications (19 results)

[Publications] Nanjo T.et al.: "Biological functions of proline in morphogenesis and osmotolerance revealed in antisense transgenic" The Plant J.17. (1999)
[Publications] Urao T.et al.: "Stress-responsive expression of genes for two-component response regulator-like proteins in Arabidopsis thaliena." FEBS Latters. 427. 175-178 (1998)
[Publications] Liu Q.et al.: "Two tranocription factors,DREB1 and DREB2,vith an EREBP/AP2 DNA binding domain separate two cellular signal..." The Plant Cell. 10. 1391-1406 (1998)
[Publications] Nelson D.E.et al.: "Myo-inositol amounts in roots control sodium uptake in a halophyte." plant Physiol.119. 165-172 (1999)
[Publications] Vera-Estrella R.et al.: "Salt-stress in Mesemoryanthemum crystallinum suspensien cells activates adaptive mechanisms similar to those..." planta. 207. 426-435 (1999)
[Publications] Barkls B.J.et al.: "Aquaporin localization-how valid are the TIP and PIP labels?" Trends in Piant Sci.4. 86-88 (1999)
[Publications] Miyazaki S.et al.: "Cell-,tissue- and environmental response-specific expression of ten transcripts of the PP2C gene family..." Mol.Gen.Genetics. (in press). (1999)
[Publications] Summers,P.S.et al: "Identification and stereospecificity of the first three enzymes of 3-dimethylsulfoniopropionate biosynthesis..." Plant physiol.116. 369-378 (1998)
[Publications] Trossat,C.et al.: "Salinity promotes accumuiation of dimethysulfoniopropio-nate and its precursor S-methylmethionine in chloro-..." Plant Physiol.116. 165-171 (1998)
[Publications] Russell,B.R.et al.: "Osmotic stress induces expression of choline monooxyge-nase in sugar beet and amaranth." Plant Physiol.116. 859-865 (1998)
[Publications] Kocsis,M.G.et al.: "Dimethylsulfoniopropionate biosynthesis in Spartina alterniflora." Plant Physiol.117. 273-281 (1998)
[Publications] Locy,R.et al.: "Aitered mitochondrial gene expression in salt-tolerance mitochondria of tobacco." Plant Science. (in press). (1999)
[Publications] Yun,D.-J.et al.: "Osmotin,a plant antifungal protein,subverts signal transduction to enhance fungal cell susceptibility." Molecular Cell. 1. 807-817 (1998)
[Publications] Xu,P.et al.: "A nitrilase-like protein interacts with GCC box DNA-bind-ing proteins involved in ethylene and defense responses." Plant Physiol.118. 867-874 (1998)
[Publications] Hibino,T.et al.: "Molecular characterization of Dnak from a halotolerant cyanobacterium Aphanothece halophytica for ATPase..." Plant Mol.Biol.(in press). (1999)
[Publications] Kaku,N.et al.: "Expression of Na^+/H^+antiporter from Vibrioalginolyticus in a fresh water cyanobacterium Synechococcus sp.PCC..." Plant Cell Physiol.(in press). (1999)
[Publications] Muramoto,Y.et al.: "Isolation of salt-induced cDNA clones in barley leaves using differential display." Res.Photosynthsis. (in press). (1999)
[Publications] Kitajima,S.et al.: "Constitutive expression of the neutral PR-5(OLP,PR-5d)gene in roots and cultured cells of tobacco is...." Plant Cell Reports. 18. 173-179 (1998)
[Publications] Endo,T.et al.: "Inhibition of photosystem II of spinach by lichen-derived depsides." Biosci.Biotech.Biochem.62. 2023-2027 (1998)

1998 Fiscal Year Annual Research Report

植物の塩・乾燥ストレスに対する応答のメカニズム

Principal Investigator

和田 敬四郎 金沢大学, 理学部, 教授 (70028174)

Research Products

[Publications] Nanjo T.et al.: "Biological functions of proline in morphogenesis and osmotolerance revealed in antisense transgenic" The Plant J.17. (1999)

[Publications] Urao T.et al.: "Stress-responsive expression of genes for two-component response regulator-like proteins in Arabidopsis thaliena." FEBS Latters. 427. 175-178 (1998)

[Publications] Liu Q.et al.: "Two tranocription factors,DREB1 and DREB2,vith an EREBP/AP2 DNA binding domain separate two cellular signal..." The Plant Cell. 10. 1391-1406 (1998)

[Publications] Nelson D.E.et al.: "Myo-inositol amounts in roots control sodium uptake in a halophyte." plant Physiol.119. 165-172 (1999)

[Publications] Vera-Estrella R.et al.: "Salt-stress in Mesemoryanthemum crystallinum suspensien cells activates adaptive mechanisms similar to those..." planta. 207. 426-435 (1999)

[Publications] Barkls B.J.et al.: "Aquaporin localization-how valid are the TIP and PIP labels?" Trends in Piant Sci.4. 86-88 (1999)

[Publications] Miyazaki S.et al.: "Cell-,tissue- and environmental response-specific expression of ten transcripts of the PP2C gene family..." Mol.Gen.Genetics. (in press). (1999)

[Publications] Summers,P.S.et al: "Identification and stereospecificity of the first three enzymes of 3-dimethylsulfoniopropionate biosynthesis..." Plant physiol.116. 369-378 (1998)

[Publications] Trossat,C.et al.: "Salinity promotes accumuiation of dimethysulfoniopropio-nate and its precursor S-methylmethionine in chloro-..." Plant Physiol.116. 165-171 (1998)

[Publications] Russell,B.R.et al.: "Osmotic stress induces expression of choline monooxyge-nase in sugar beet and amaranth." Plant Physiol.116. 859-865 (1998)

[Publications] Kocsis,M.G.et al.: "Dimethylsulfoniopropionate biosynthesis in Spartina alterniflora." Plant Physiol.117. 273-281 (1998)

[Publications] Locy,R.et al.: "Aitered mitochondrial gene expression in salt-tolerance mitochondria of tobacco." Plant Science. (in press). (1999)

[Publications] Yun,D.-J.et al.: "Osmotin,a plant antifungal protein,subverts signal transduction to enhance fungal cell susceptibility." Molecular Cell. 1. 807-817 (1998)

[Publications] Xu,P.et al.: "A nitrilase-like protein interacts with GCC box DNA-bind-ing proteins involved in ethylene and defense responses." Plant Physiol.118. 867-874 (1998)

[Publications] Hibino,T.et al.: "Molecular characterization of Dnak from a halotolerant cyanobacterium Aphanothece halophytica for ATPase..." Plant Mol.Biol.(in press). (1999)

[Publications] Kaku,N.et al.: "Expression of Na^+/H^+antiporter from Vibrioalginolyticus in a fresh water cyanobacterium Synechococcus sp.PCC..." Plant Cell Physiol.(in press). (1999)

[Publications] Muramoto,Y.et al.: "Isolation of salt-induced cDNA clones in barley leaves using differential display." Res.Photosynthsis. (in press). (1999)

[Publications] Kitajima,S.et al.: "Constitutive expression of the neutral PR-5(OLP,PR-5d)gene in roots and cultured cells of tobacco is...." Plant Cell Reports. 18. 173-179 (1998)

[Publications] Endo,T.et al.: "Inhibition of photosystem II of spinach by lichen-derived depsides." Biosci.Biotech.Biochem.62. 2023-2027 (1998)

和田敬四郎金沢大学, 理学部, 教授 (70028174)