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2011 Fiscal Year Annual Research Report

植物の乾燥環境適応に寄与する水分屈性分子機構の解明

Research Project

Project/Area Number 20370017
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

高橋 秀幸  東北大学, 生命科学研究科, 教授 (70179513)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 藤井 伸治  東北大学, 生命科学研究科, 准教授 (70272002)
Keywords環境応答 / シロイヌナズナ / 水分屈性 / MIZ1 / オーキシン / MIZ1過剰発現体 / 根系形成 / MIZ1突然変異体
Research Abstract

本研究では、植物が乾燥環境適応戦略として獲得した根の水分屈性を制御する分子の同定と機能解析を行い、それら分子のネットワーク機構を明らかにすることを目的にしている。そのため平成23年度は、MIZ1の機能解析をすすめるとともに、根の水分屈性能が自然界における植物の生存戦略として乾燥回避に果たす役割を理解することを試み、以下の成果を得た。
MIZ1の機能を明らかにする目的で、MIZ1を過剰発現する植物体を作出し、それらの特性解析を行った。その結果、MIZ1の過剰発現は主根の水分屈性を促進しただけでなく、側根の形成を抑制した。また、この側根形成の抑制はオーキシンの投与により回復し、根のオーキシン量が野生型と比べmiz1突然変異体で増加しMIZ1過剰発現体で低下していることを明らかにした。これらのことからMIZ1が根のオーキシン量を負に調節する分子であることが示唆された。MIZ1の過剰発現が側根形成にも関与したことから、側根の水分屈性能のMIZ1による制御についても解析した。まず、側根の水分屈性実験系を構築し、野生型およびmiz1突然変異体の間で水分屈性能について比較を行った。その結果、側根も主根と同様に水分屈性を示すこと、側根の水分屈性においてもMIZ1が必須であることを明らかにした。加えて、MIZ1タンパク質が細胞質ならびに小胞体膜に局在することを明らかにするとともに、MIZ1と結合するタンパク質の単離に成功した。
土壌中に水分勾配を形成する実験系を確立し、根系発達と水分屈性の関係を野生型、miz1突然変異体、MIZ1過剰発現体を用いて解析した結果、水分勾配の存在する土壌中では、野生型の根は高水分側に分布し、それがMIZ1過剰発現体で促進される一方で、miz1突然変異体ではみられず、またこのような条件では、miz1突然変異体は野生型と比較して早く枯死することがわかった。

  • Research Products

    (27 results)

All 2012 2011

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 6 results) Presentation (21 results)

  • [Journal Article] MIZ1, an essential protein for root hydrotropism, is associated with the cytoplasmic face of the endoplasmic reticulum membrane in Arabidopsis root cells2012

    • Author(s)
      Yamazaki T, Miyazawa Y, Kobayashi A, Moriwaki A, Fujii N, Takahashi H
    • Journal Title

      FEBS Letters

      Volume: 586 Pages: 398-402

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] MIZU-KUSSEI1 plays an essential role in the hydrotropism of lateral roots in Arabidopsis thaliana2012

    • Author(s)
      Iwata S, Miyazawa Y, Takahashi H
    • Journal Title

      Environmental and Experimental Botany

      Volume: 75 Pages: 167-172

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Factors responsible for deep-sowing tolerance in wheat seedlings : varietal differences in cell proliferation and the co-ordinated synchronization of edpidermal cell expansion and cortical cell division for the gibberellin-mediated elongation of first intemodes2012

    • Author(s)
      F.Kato, M.Araki, Y.Miyazawa, N.Fujii, K.Takeda, H.Suge, H.Takahashi
    • Journal Title

      Annals of Botany

      Volume: 108 Pages: 439-447

    • DOI

      doi:10.1093/aob/mcr173

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Gravistimulation changes the accumulation pattern of the CsPIN1 auxin efflux facilitator in the endodermis of the transition zone in cucumber seedlings2012

    • Author(s)
      C.Watanabe, N.Fujii, K.Yanai, T.Hotta, D-H.Kim, M.Kamada, Y.Sasagawa-Saito, T.Nishimura, T.Koshiba, Y.Miyazawa, K-M.Kim, H.Takahashi
    • Journal Title

      Plant Physiology

      Volume: 158 Pages: 239-251

    • DOI

      doi:10.1104/pp.111.188615

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Light and abscisic acid signaling are integrated by MIZ1 gene expression and regulate hydrotropic response in roots of Arabidopsis thaliana2012

    • Author(s)
      T.Moriwaki, Y.Miyazawa, N.Fujii, H.Takahashi
    • Journal Title

      Plant, Cell and Environment

      Volume: (未定)(印刷中)

    • DOI

      doi:10.1111/j.1365-3040.2012.02493.x

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Hormonal regulation of lateral root development in Arabidopsis modulated by MIZ1 and requirement of GNOM activity for MIZ1 function2011

    • Author(s)
      T.Moriwaki, Y.Miyazawa, A.Kobayashi, M.Uchida, C.Watanabe, N.Fujii, H.Takahashi
    • Journal Title

      Plant Physiology

      Volume: 157 Pages: 1209-1220

    • DOI

      doi:10.1104/pp.111.186270

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Gravity affects the accumulation pattern of auxin efflux facilitator CsPIN1 in the endodermis of the cucumber seedlings2012

    • Author(s)
      C.Watanabe, N.Fujii, T.Nishimura, Y.Miyazawa, T.Koshiba, H.Takahashi
    • Organizer
      1^<st> International Symposium on Plant Environmental Sensing
    • Place of Presentation
      Nara
    • Year and Date
      20120319-20120321
  • [Presentation] MIZ1, an essential protein for root hydrotropism, is associated with the cytoplasmic face of the endoplasmic reticulum membrane in Arabidopsis root2012

    • Author(s)
      Tomokazu Yamazaki, Yutaka Miyazawa, Akie Kobayashi, Hideyuki Takahashi
    • Organizer
      1^<st> International Symposium on Plant Environmental Sensing
    • Place of Presentation
      Nara
    • Year and Date
      20120319-20120321
  • [Presentation] Molecular mechanism of hydrotropism in Arabidopsis roots and its interaction with other environmental stimuli2012

    • Author(s)
      Yutaka Miyazawa, Teppei Moriwaki, Nobuharu Fujii, Hideyuki Takahashi
    • Organizer
      1^<st> International Symposium on Plant Environmental Sensing
    • Place of Presentation
      Nara
    • Year and Date
      20120319-20120321
  • [Presentation] マメ科植物における水分屈性発現機構の解析2011

    • Author(s)
      奈良敬孝、森脇哲平、山崎誠和、宮沢豊、高橋秀幸
    • Organizer
      東北植物学会第1回大会
    • Place of Presentation
      盛岡
    • Year and Date
      20111217-20111218
  • [Presentation] 光とABAシグナルはMIZ1の発現調節を介して水分屈性を制御する2011

    • Author(s)
      森脇哲平, 小林啓恵, 宮沢豊, 藤井伸治, 高橋秀幸
    • Organizer
      東北植物学会第1回大会
    • Place of Presentation
      盛岡
    • Year and Date
      20111217-1218
  • [Presentation] Hydro Tropi & CsPINs宇宙実験:キュウリ芽生えの水分屈性と重力形態形成に機能するオーキシン制御機構の解析2011

    • Author(s)
      高橋秀幸、藤井伸治、宮沢豊、渡邊千秋、岡本美貴、鎌田源司、矢内建一、諸橋恵太、山崎丘、東端晃、嶋津徹、伏島康男、笠原春夫、渡邉郁子、石岡憲昭
    • Organizer
      日本宇宙生物科学会第25回大会
    • Place of Presentation
      横浜
    • Year and Date
      20110930-20111001
  • [Presentation] 過重力環境を利用した重力感受経路の検討2011

    • Author(s)
      山川あゆみ、藤井伸治、宮沢豊、山下雅道、高橋秀幸
    • Organizer
      日本宇宙生物科学会第25回大会
    • Place of Presentation
      横浜
    • Year and Date
      20110930-20111001
  • [Presentation] ミヤコグサの水分屈性実験系の構築と生理学的解析2011

    • Author(s)
      奈良敬孝、森脇哲平、山崎誠和、宮沢豊、高橋秀幸
    • Organizer
      日本宇宙生物科学会第25回大会
    • Place of Presentation
      横浜
    • Year and Date
      20110930-20111001
  • [Presentation] 高速フーリエ変換を用いたイネ子葉鞘における回旋転頭運動の重力応答依存性の解析2011

    • Author(s)
      冨田優太、宮沢豊、山崎誠和、阿部清美、藤井伸治、高橋秀幸
    • Organizer
      日本植物学会第75回大会
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      20110917-20110919
  • [Presentation] シロイヌナズナの根系形成に対する水分屈性の寄与2011

    • Author(s)
      岩田悟, 宮沢豊, 高橋秀幸
    • Organizer
      日本植物学会第75回大会
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      20110917-0919
  • [Presentation] オーキシン量の低下はシロイヌナズナ根の水分屈性能を向上させる2011

    • Author(s)
      森脇哲平, 岩田悟, 渡辺千秋, 内田真弓, 小林啓恵, 宮沢豊, 藤井伸治, 高橋秀幸
    • Organizer
      日本植物学会第75回大会
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      20110917-0919
  • [Presentation] MIZ1, a soluble protein essential for root hydrotropism, is associated with surface of endoplasmic reticulum membrane in Arabidopsis root cells2011

    • Author(s)
      Tomokazu Yamazaki, Akie Kobayashi, Yutaka Miyazawa, Hideyuki Takahashi
    • Organizer
      Plant Biology 2011
    • Place of Presentation
      Minneapolis, USA
    • Year and Date
      20110806-20110810
  • [Presentation] MIZ1 regulation of hydrotropism in lateral roots and its contribution to the development of root system in Arabidopsis thaliana2011

    • Author(s)
      Satoru Iwata, Yutaka Miyazawa, Hideyuki Takahashi
    • Organizer
      Plant Biology 2011
    • Place of Presentation
      Minneapolis, USA
    • Year and Date
      20110806-20110810
  • [Presentation] Hydrotropism in lateral roots and its possible contribution to drought avoidance in Arabidopsis thaliana2011

    • Author(s)
      Satoru Iwata, Yutaka Miyazawa, Hideyuki Takahashi
    • Organizer
      Plant Biology 2011
    • Place of Presentation
      Minneapolis, USA(Invited presentation)
    • Year and Date
      20110806-20110810
  • [Presentation] Analysis of overexpressor of MIZU-KUSSEI1, a gene required for root hydrotropism of Arabidopsis thaliana2011

    • Author(s)
      Yutaka Miyazawa, Teppei Moriwaki, Mayumi Uchida, Akie Kobayashi, Nobuharu Fujii, Hideyuki Takahashi
    • Organizer
      XVIII International Botanical Congress
    • Place of Presentation
      Melbourne, Australia
    • Year and Date
      20110723-20110730
  • [Presentation] Immunohistochemical analysis of the localization of an auxin efflux facilitator, CsPIN1, during gravimorphogenesis of cucumber seedlings2011

    • Author(s)
      Chiaki Watanabe, Nobuharu Fujii, Takeshi Nishimura, Yutaka Miyazawa, Tomokazu Koshiba, Hideyuki Takahashi
    • Organizer
      XVIII International Botanical Congress
    • Place of Presentation
      Melbourne, Australia
    • Year and Date
      20110723-20110730
  • [Presentation] Gravitropism and hydrotropism in cucumber roots : a model for discriminating gravity effect on plant growth and development in microgravity2011

    • Author(s)
      M.Okamoto, K.Morohashi, C.Watanabe, Y.Miyazawa, N.Fujii, H.Takahashi
    • Organizer
      The 28^<th> International Symposium on Space Technology and Science (ISTS)
    • Place of Presentation
      Okinawa
    • Year and Date
      20110605-20110612
  • [Presentation] Two spaceflight expreriments, Hydro Tropi and CsPINs, for the study of hydrotropism in seedling roots2011

    • Author(s)
      H.Takahashi, M.Okamoto, K.Morohashi, C.Watanabe, Y.Miyazawa, N.Fujii, T.Yamazaki, A.Higashibata, N.Ishioka, T.Shimazu, Y.Fusejima, H.Kasahara, M.Kamada
    • Organizer
      The 28^<th> International Symposium on Space Technology and Science (ISTS)
    • Place of Presentation
      Okinawa
    • Year and Date
      20110605-20110612
  • [Presentation] 光による水分屈性発現調節機構の解析2011

    • Author(s)
      森脇哲平、宮沢豊、藤井伸治、高橋秀幸
    • Organizer
      第53回日本植物生理学会年会
    • Place of Presentation
      京都
    • Year and Date
      20110316-20110318
  • [Presentation] フロンティア生物の戦略-植物の成長と重力受容システム-2011

    • Author(s)
      高橋秀幸、飯野盛利、上田純一、鎌田源司、神阪盛一郎、金子康子、北宅善昭、曽我康一、田坂昌生、藤井伸治、保尊隆享、宮沢豊、宮本健助、村田隆、森田美代、山下雅道
    • Organizer
      宇宙利用シンポジウム(第28回)
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      20110123-20110124
  • [Presentation] 無重力の世界にみる植物機能2011

    • Author(s)
      高橋秀幸
    • Organizer
      きぼう」利用に関する理研シンポジウム
    • Place of Presentation
      和光市
    • Year and Date
      2011-11-30

URL: 

Published: 2013-06-26  

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