2000 Fiscal Year Annual Research Report

低温適応と低温耐性の分子機構

Research Project

Project/Area Number	08102011
Research Institution	Okazaki National Research Institutes
Principal Investigator	村田紀夫岡崎国立共同研究機構, 基礎生物学研究所, 教授 (90011569)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	鈴木石根岡崎国立共同研究機構, 基礎生物学研究所, 助手 (10290909) 西山佳孝岡崎国立共同研究機構, 基礎生物学研究所, 助手 (30281588) 坂本敦岡崎国立共同研究機構, 基礎生物学研究所, 助手 (60270477)
Keywords	低温適応 / 低温耐性 / 不飽和化酵素 / 不飽和膜脂質 / ベタイン / 低温シグナル / 低温センサー / ゲノミクス
Research Abstract	(1)低温と凍結に対する不飽和膜脂質の保護効果の研究: 昨年度までの研究により、光合成の低温下における強光障害を不飽和膜脂質が保護し、その機構は低温強光阻害からの回復プロセスを促進することにあることを明らかにできた。本年度は、その保護効果の作用部位が光化学系II複合体のD1タンパク質の翻訳段階であることを明らかにした。さらに膜脂質の不飽和化は耐塩性にも深く関与していることを明らかにした。 (2)低温と凍結に対するベタインの保護効果の研究: これまでに適合溶質ベタインの生合成能を付与する遺伝子操作が、植物(Arabidopsis)の低温耐性や凍結耐性のみならず多様な環境ストレスに対する耐性の増強をもたらすこと、また遺伝子改変植物において増強されたストレス耐性は、その全生活環で獲得されていることを明らかにしてきた。ベタインによるストレス耐性増強の分子機構として、タンパク質の合成系の安定化によるタンパク質の新規合成の促進が主要なものであるという結果を得た。 (3)新しい低温適応因子の研究: ラン藻Synechocystisにおける低温誘導をDNAミクロアレイを用いて網羅的に調べたところ、多数の遺伝子が低温によって、誘導されることがわかった。その中には、転写・翻訳に関わる因子、リポゾームのサブユニットタンパク質、RNAヘリカーゼ等の遺伝子が含まれていたが、機能未知タンパク質の遺伝子も多数含まれていた。これらのタンパク質の低温適応・低温耐性における役割を解明することが今後の課題である。 (4)低温センサーと低温シグナル伝達系の研究: 昨年度までに、ラン藻Synechocystisの2種類の低温センサーと1種類の低温シグナル伝達体を同定していた。今年度はDNAミクロアレイを用いて低温センサーとシグナル伝達系の関係、および各低温センサーの支配下に存在する低温誘導性遺伝子群を明らかにした。

Research Products
(10 results)

All Other

All Publications (10 results)

[Publications] Allakhverdiev et al.: "Ionic and osmotic effects of NaCl-induced inactivation of photosystems I and II in Synechococcus sp."Plant Physiolqy. 123. 1047-1056 (2000)
[Publications] Allakhverdiev et al.: "Uunsaturated fatty acids in membrane lipids protect the photosynthetic machinery against salt-induced damage in Synechococcus."Plant Physiology. (印刷中). (2001)
[Publications] Gao et al.: "Transformation of Japanese persimmon (Diospyros kaki Thunb.)with a bacterial gene for choline oxidase."Molecular Breeding. 6. 501-510 (2000)
[Publications] Inaba et al.: "Functional expression in Escherichia coli of low-affinity and high-affinity Na^+(Li^+)/H^+ antiporters of Synechocystis."Journal of Bacteriology. 183. 1376-1384 (2001)
[Publications] Los & Murata: "Regulation of enzymatic activity and gene expression by membrane fluidity"Science's STKE(http://www.stke.org/cgi/content/full/oc-sigtrans;2000/62/pel.). 826kb (2000)
[Publications] Sakamoto & Murata: "The use of choline oxidase, a glycinebetaine-synthesizine enzyme, to create stress resistant transgenic plants."Plant Physiology(Update). 125. 180-188 (2001)
[Publications] Suzuki et al.: "Perception and transduction of low-temperature signals to induce desaturation of fatty acids."Biochemical Society Transactions. 28. 628-630 (2001)
[Publications] Suzuki et al.: "Cold-regulated genes under control of the cold sensor Hik33 in Synechoystis."Molecular Microbiology. (印刷中). (2001)
[Publications] Szalontai et al.: "Membrane dynamics as seen by Fourier transform infrared spectroscopy in a cyanobacterium, Synechocystis PCC 6803.The effects of lipid unsaturation and the protein to lipid ratio."Biochimica et Biophysica Acta. 1509. 409-419 (2000)
[Publications] Tanaka et al.: "Acclimation of the Photosynthetic Machinery to High Temperature in Chlamydomonas reinharadtii Requires Synthesis de Novo of Proteins Encoded by the Nuclear and Chloroplast Genomes."Plant Physiology. 124. 441-449 (2000)

2000 Fiscal Year Annual Research Report

低温適応と低温耐性の分子機構

Principal Investigator

村田 紀夫 岡崎国立共同研究機構, 基礎生物学研究所, 教授 (90011569)

Research Products

[Publications] Allakhverdiev et al.: "Ionic and osmotic effects of NaCl-induced inactivation of photosystems I and II in Synechococcus sp."Plant Physiolqy. 123. 1047-1056 (2000)

[Publications] Allakhverdiev et al.: "Uunsaturated fatty acids in membrane lipids protect the photosynthetic machinery against salt-induced damage in Synechococcus."Plant Physiology. (印刷中). (2001)

[Publications] Gao et al.: "Transformation of Japanese persimmon (Diospyros kaki Thunb.)with a bacterial gene for choline oxidase."Molecular Breeding. 6. 501-510 (2000)

[Publications] Inaba et al.: "Functional expression in Escherichia coli of low-affinity and high-affinity Na^+(Li^+)/H^+ antiporters of Synechocystis."Journal of Bacteriology. 183. 1376-1384 (2001)

[Publications] Los & Murata: "Regulation of enzymatic activity and gene expression by membrane fluidity"Science's STKE(http://www.stke.org/cgi/content/full/oc-sigtrans;2000/62/pel.). 826kb (2000)

[Publications] Sakamoto & Murata: "The use of choline oxidase, a glycinebetaine-synthesizine enzyme, to create stress resistant transgenic plants."Plant Physiology(Update). 125. 180-188 (2001)

[Publications] Suzuki et al.: "Perception and transduction of low-temperature signals to induce desaturation of fatty acids."Biochemical Society Transactions. 28. 628-630 (2001)

[Publications] Suzuki et al.: "Cold-regulated genes under control of the cold sensor Hik33 in Synechoystis."Molecular Microbiology. (印刷中). (2001)

[Publications] Szalontai et al.: "Membrane dynamics as seen by Fourier transform infrared spectroscopy in a cyanobacterium, Synechocystis PCC 6803.The effects of lipid unsaturation and the protein to lipid ratio."Biochimica et Biophysica Acta. 1509. 409-419 (2000)

[Publications] Tanaka et al.: "Acclimation of the Photosynthetic Machinery to High Temperature in Chlamydomonas reinharadtii Requires Synthesis de Novo of Proteins Encoded by the Nuclear and Chloroplast Genomes."Plant Physiology. 124. 441-449 (2000)

村田紀夫岡崎国立共同研究機構, 基礎生物学研究所, 教授 (90011569)