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2020 Fiscal Year Annual Research Report

Temperature and light signals in plant cold acclimation

Research Project

Project/Area Number 17H03961
Research InstitutionIwate University

Principal Investigator

上村 松生  岩手大学, 農学部, 教授 (00213398)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 河村 幸男  岩手大学, 農学部, 准教授 (10400186)
Project Period (FY) 2017-04-01 – 2021-03-31
Keywords低温馴化 / 低温シグナル / 光シグナル / 凍結耐性 / シロイヌナズナ
Outline of Annual Research Achievements

低温馴化における温度と光の影響: 本研究で進めてきた青色光受容体クリプトクロムを介した低温馴化機構に関する論文を出版することができた。さらに、低温馴化過程におけるクリプトクロムと赤色光受容体フィトクロムの相互作用をクリプトクロム2重欠損体(cry1cry2)を用いて解析した。低温馴化前は、野生型が欠損体と比較して凍結耐性が高かった。さらに、青色光を用いた低温馴化処理1日では野生型の方が有意に高くなったが、それ以降は大きな差はみられなかった。一方、赤色光を用いた低温馴化では馴化3日目以降に野生型の凍結耐性が有意に高かった。次に、低温馴化処理7日で比較すると、野生型では白色光馴化処理で凍結耐性が最も高く、次に、青色、赤色の順であった。一方、変異体では白色光と青色光での馴化に有意差は見られなかった。以上の結果は、凍結耐性の向上には、複数の光質とそれらの受容体間の相互作用が強く関わっていることが示唆された。

タンパク質変動解析: 低温情報の受容と伝達における重要基盤をなすタンパク質レベルでのリン酸化状態変動解析をさらに進め、論文化することができた。5~60分寒冷暴露したシロイヌナズナをホスホプロテオミクス法により解析した結果、1〕短時間の低温曝露が細胞イオンホメオスタシス、溶質およびタンパク質輸送、細胞骨格組織化、膀胱追跡、タンパク質修飾、およびシグナル伝達プロセスに関与するタンパク質の急速なリン酸化変化をもたらすこと、2〕各種のキナーゼ(RLK、MAPK、CDPKなど)とそれらの基質ネットワークが初期の低温シグナル伝達に関与している可能性があること、を明らかにした。以上の結果は、植物が初期の温度低下プロセスにどのように応答するかを理解するための重要なリソースとなり得る。

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (31 results)

All 2022 2021 2020 Other

All Int'l Joint Research (4 results) Journal Article (15 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results,  Peer Reviewed: 13 results,  Open Access: 8 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 2 results) Book (3 results)

  • [Int'l Joint Research] CSIC(スペイン)

    • Country Name
      SPAIN
    • Counterpart Institution
      CSIC
  • [Int'l Joint Research] University of Saskatchewan/Queen's University(カナダ)

    • Country Name
      CANADA
    • Counterpart Institution
      University of Saskatchewan/Queen's University
  • [Int'l Joint Research] 吉林大学/浙江大学(中国)

    • Country Name
      CHINA
    • Counterpart Institution
      吉林大学/浙江大学
  • [Int'l Joint Research] Centre for Agricultural Research(ハンガリー)

    • Country Name
      HUNGARY
    • Counterpart Institution
      Centre for Agricultural Research
  • [Journal Article] Effects of Fe and Mn deficiencies on the root protein profiles of tomato (Solanum lycopersicum) using two-dimensional electrophoresis and label-free shotgun analyses2022

    • Author(s)
      Ceballos-Laita L, Takahashi D, Uemura M, Abadia J, Lopez-Millan AF, Rodriguez-Celma J.
    • Journal Title

      International Journal of Molecular Sciences

      Volume: 23 Pages: 3719

    • DOI

      10.3390/ijms23073719

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Effects of the blue light-cryptochrome system on the early process of cold acclimation process of Arabidopsis thaliana.2021

    • Author(s)
      Imai H, Kawamura Y, Nagatani A, Uemura M.
    • Journal Title

      Environmental and Experimental Botany

      Volume: 183 Pages: 104340

    • DOI

      10.1016/j.envexpbot.2020.104340

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] In planta monitoring of cold-responsive promoter activity reveals new insight into cold acclimation2021

    • Author(s)
      Tominaga Y, Uemura M, Kawamura Y.
    • Journal Title

      Plant & Cell Physiology

      Volume: 62 Pages: 43-52

    • DOI

      10.1093/pcp/pcaa138

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Quality and microbial evaluation of fresh-cut apples during 10 days of supercooled storage.2021

    • Author(s)
      Osuga R, Koide S, Sakurai M, Orikasa T, Uemura M
    • Journal Title

      Food Control

      Volume: 126 Pages: 108014

    • DOI

      10.1016/j.foodcont.2021.108014

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] The Brachypodium distachyon cold-acclimated plasma membrane proteome is primed for stress resistance.2021

    • Author(s)
      Juurakko CL, Bredow M, Nakayama T, Imai H, Kawamura Y, diCenzo GC, Uemura M, Walker VK.
    • Journal Title

      G3: Genes, Genomes, Genetics

      Volume: 11 Pages: jkab198

    • DOI

      10.1093/g3journal/jkab198

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] 過冷却保存がカット西洋ナシの品質保持にもたらす効果2021

    • Author(s)
      大須賀玲,小出章二,安倍侑野,折笠貴寛,上村松生
    • Journal Title

      日本食品科学工学会誌

      Volume: 68 Pages: 455-463

    • DOI

      10.3136/nskkk.68.455

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 常圧凍結乾燥におけるカットダイコンの含水率変化および乾燥・復水後の品質に関する基礎的研究2021

    • Author(s)
      小出章二,西沢佳恵,大須賀玲,折笠貴寛,上村松生
    • Journal Title

      日本食品科学工学会誌

      Volume: 68 Pages: 464-470

    • DOI

      10.3136/nskkk.68.464

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 植物が温度ノイズの中から冬を感知するメカニズム2021

    • Author(s)
      開勇人,上村松生,河村幸男
    • Journal Title

      細胞

      Volume: 53 Pages: 232-235

  • [Journal Article] Plant-derived smoke enhances plant growth through ornithine-synthesis pathway and ubiquitin-proteasome pathway in soybean2020

    • Author(s)
      Zhong Z, Kobayashi T, Zhu W, Imai H, Zhao R, Ohno T, Rehman S, Uemura M, Tian J, Komatsu S.
    • Journal Title

      Journal of Proteomics

      Volume: 221 Pages: 103781

    • DOI

      10.1016/j.jprot.2020.103781

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Assessing the supercooling of fresh-cut onions at -5°C using electrical impedance analysis.2020

    • Author(s)
      Koide S, Yoneyama A, Orikasa T, Uemura M.
    • Journal Title

      Food Quality and Safety

      Volume: 4 Pages: 55-58

    • DOI

      10.1093/fqsafe/fyz044

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] A single seed treatment mediated through reactive oxygen species increases germination, growth performance, and abiotic stress tolerance in Arabidopsis and rice.2020

    • Author(s)
      Kamal Md M, Erazo C, Tanino KK, Kawamura Y, Kasuga J, Laarveld B, Olkowski A, Uemura M.
    • Journal Title

      Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry

      Volume: 84 Pages: 2597-2608

    • DOI

      10.1080/09168451.2020.1808444

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Decreased R:FR ratio in the incident white light affects the composition of barley leaf lipidome and freezing tolerance in a temperature dependent manner2020

    • Author(s)
      Kovacs T, Ahres M, Palmai T, Kalapos B, Kovacs L, Uemura M, Crosatti C, Galiba G
    • Journal Title

      International Journal of Molecular Sciences

      Volume: 21 Pages: 8863

    • DOI

      10.3390/ijms21207557

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Large scale phosphoproteomic study of Arabidopsis membrane proteins reval early signaling events in response to cold2020

    • Author(s)
      Kamal MM, Ishikawa S, Takahashi F, Suzuki K, Kamo M, Umezawa T, Shinozaki K, Kawamura Y, Uemura M
    • Journal Title

      International Journal of Molecular Sciences

      Volume: 21 Pages: 8631

    • DOI

      10.3390/ijms2122863

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Effects of manganese toxicity on the protein profile of tomato (Solanum lycopersicum) xylem sap as revealed by shotgun analyses.2020

    • Author(s)
      Ceballos-Laita L, Gutierrez-Carbonell E, Takahashi D, Abadia A, Uemura M, Abadia J, Lopez-Millan AF.
    • Journal Title

      International Journal of Molecular Sciences

      Volume: 21 Pages: 8863

    • DOI

      10.3390/ijms21228863

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] 植物の低温感知と馴化の制御:植物の冬季感知の理解に向けて2020

    • Author(s)
      開勇人,上村松生,河村幸男
    • Journal Title

      生物物理

      Volume: 60 Pages: 98-101

    • DOI

      10.2142/biophys.60.098

  • [Presentation] Plasma membrane proteomics in plant cold hardiness research.2021

    • Author(s)
      Uemura M, Imai H, Kamal MM, Kondo M, Li B, Miki Y, Minami A, Takahashi d, Yago K, Kawamura Y.
    • Organizer
      12th International Plant Cold Hardiness Seminar
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 野外でのシロイヌナズナの凍結耐性の季節的変遷と機械学習によるその予測2021

    • Author(s)
      河村幸男,上村松生
    • Organizer
      第85回日本植物学会大会
  • [Presentation] 低温誘導性カルシウムシグナルとカルシウムチャネルMCAの関与2021

    • Author(s)
      加藤旦,上村松生,河村幸男
    • Organizer
      東北植物学会第11回大会
  • [Presentation] 低温馴化が小胞体およびアクチンフィラメントに及ぼす影響2021

    • Author(s)
      田村海妃,上村松生,河村幸男
    • Organizer
      東北植物学会第11回大会
  • [Presentation] フィトクロムを介した日長および温度による低温誘導性遺伝子の発現制御とその解析2021

    • Author(s)
      笠松勇登,上村松生,河村幸男
    • Organizer
      東北植物学会第11回大会
  • [Presentation] 光を介した低温馴化プロセスにおけるクリプトクロムの役割2021

    • Author(s)
      下平基,高橋亜未,上村松生,河村幸男
    • Organizer
      東北植物学会第11回大会
  • [Presentation] 植物の環境適応機構における細胞膜の重要性2020

    • Author(s)
      上村松生
    • Organizer
      日本植物学会第84回大会
    • Invited
  • [Presentation] G-CaMP による低温誘導性カルシウムイオン動態の観察2020

    • Author(s)
      加藤旦,上村松生,河村幸男
    • Organizer
      東北植物学会第10回大会
  • [Presentation] 氷点下温度と凍結がもたらす馴化と耐凍性へのその影2020

    • Author(s)
      高橋俊介,上村松生,河村幸男
    • Organizer
      東北植物学会第10回大会
  • [Book] Plant Proteomics: Concept and Applications2021

    • Author(s)
      Sakata K, Imai H, Zhu W, Tian J, Uemura M, Komatsu S.
    • Total Pages
      18
    • Publisher
      Discovery Publishing Group
    • ISBN
      978-93-88854-77-1
  • [Book] Methods in Molecular Biology (Plant Proteomics: Methods and Protocols), 3rd Ed2020

    • Author(s)
      Takahashi D, Li B, Nakayama T, Kawamura Y, Uemura M
    • Total Pages
      18
    • Publisher
      Springer Science+Business Media, LLC
    • ISBN
      978-1-0716-0527-1
  • [Book] Methods in Molecular Biology (Plant Cold Acclimation: Methods and Protocols), 2nd Ed2020

    • Author(s)
      Kamal MM, Takahashi D, Nakayama T, Miki Y, Kawamura Y, Uemura M.
    • Total Pages
      16
    • Publisher
      Springer Science+Business Media, LLC
    • ISBN
      978-1-0716-0659-9

URL: 

Published: 2022-12-28  

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