2016 Fiscal Year Annual Research Report
Plant stress responses regulated by the circadian clock
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26292191
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| Research Institution | Chiba University |
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Principal Investigator |
華岡 光正 千葉大学, 園芸学研究科, 准教授 (30508122)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 概日時計 / ストレス応答 / シグマ因子 / SIG5 / 光合成 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
固着生活を営む植物は、過酷な自然環境下で生き抜くための独自のストレス適応戦略を持っている。従来のストレス応答の研究は、実際にストレス環境下におかれた際の植物の応答を調べるものであったが、本研究では視点を大きく変えて、来たるべきストレスを「待ちかまえる」植物独自の新しい環境適応戦略を明らかにすることを目的とした。特に、昼夜の明暗サイクルに適応するための内在システムである概日時計の生理的役割に着目し、細胞核と葉緑体間における時間シグナル伝達機構の解析を通じて、概日時計による葉緑体機能制御と、昼夜の光環境変化によるストレスから光合成機能を守るメカニズムの解明を目指した。
光合成装置を含め多くの葉緑体の機能に関わる遺伝子は、核ゲノムと葉緑体ゲノムに分かれてコードされている。そのため、両ゲノムの遺伝情報が協調的に発現することが、環境適応・ストレス応答の局面において重要であると考えられる。28年度においては、夜明け前後の核ゲノム遺伝子の発現挙動を詳細に調べることで、葉緑体光合成機能を守る「待ちかまえ」ストレス応答における細胞全体の転写制御の理解を目指して研究を進めた。マイクロアレイデータベースより夜明け前に発現が誘導されると考えられた遺伝子を多数選抜し、夜明け前後10時間にわたり1時間ごとの詳細な発現パターンを調べた結果、葉緑体光合成遺伝子の転写制御に関わるシグマ因子をコードするSIG1・SIG5に加え、葉緑体の酸化ストレスや光合成機能調節に関わるとされているCAT2やPGR5の発現が夜明け前から特異的に誘導されることが分かった。一方で、光化学系の遺伝子群については夜明け前からの発現上昇は見られず、概日時計の役割は光合成機能の構築よりも光ストレスに対する備えに対するものである可能性が示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究の最大の目標である概日時計による葉緑体機能調節の全体像に核遺伝子制御・葉緑体遺伝子制御の両面から踏み込むことができ、多くの重要な知見を得ることができた。表現型解析と相関させることが今後の課題として残されているが、そちらについても今年度までに大規模な条件検討を行うことができ、ほぼ完成間近にまで辿り着くことができたと言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
翌年度が最終年度であるため、概日時計による「予防的」葉緑体光ストレス応答という概念を提唱できるよう、不足しているデータを取り終え、論文発表を目指す。また、プラスチドシグナルによる核遺伝子制御の解明や、転写制御機構の実体にも迫れるよう、さらに意欲的に研究を進めていきたい。
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| Causes of Carryover |
研究員が辞職し、年度途中から研究補助員を採用したため、人件費の支出が当初予定より少なくなった。また、補助金配分額の少ない最終年度において論文改訂の際に求められうる大がかりな実験を行える余裕を残す必要があったため、全体的に節約に努めた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
研究計画を遂行する上で次年度も人件費・消耗品費はこれまで同様に必要であるため、研究の仕上げに向けて安定的な執行が可能となる。また、最終年度であるため、複数の論文投稿と積極的な成果発表（国外を含む）を計画しており、翌年度分として請求した研究費と合わせて、バランスよく使用する予定である。
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Research Products
(5 results)
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[Journal Article] CyanoBase: A large-scale update on its 20th anniversary.2017
Author(s)
Takatomo Fujisawa, Rei Narikawa, Shin-ichi Maeda, Satoru Watanabe, Yu Kanesaki, Koichi Kobayashi, Jiro Nomata, Mitsumasa Hanaoka, Mai Watanabe, Shigeki Ehira, Eiji Suzuki, Koichiro Awai and Yasukazu Nakamura
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Journal Title
Nucleic Acids Research
Volume: 45
Pages: D551-D554
DOI
Peer Reviewed
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