2018 Fiscal Year Annual Research Report
Memory and transition system for defense responses via plant-plant communications
Publicly Offered Research
| Project Area | Integrative system of autonomous environmental signal recognition and memorization for plant plasticity |
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| Project/Area Number |
18H04786
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
有村 源一郎 東京理科大学, 基礎工学部生物工学科, 准教授 (60505329)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 植物間コミュニケーション / 防御応答 / テルペン / ヒストンアセチル化 / プライミング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
項目１ ミント・コンパニオンプランツを利用したダイズ・コマツナ栽培技術の確立
ミントの香りを立ち聞きしたダイズやコマツナ受容植物ではエピジェネティクス制御を介して防御遺伝子の活性化を維持促進するシステムがあることが見出された。さらに当該現象を単なる基礎知識として留めるだけでなく、ミントを圃場や温室に設置することでダイズやコマツナの被食率を軽減させる応用例を示すことにも成功した。
項目２ 匂い受容植物におけるシグナル伝達系クロストーク機構の解明
揮発性モノテルペンであるオシメンをシロイヌナズナの成長初期（播種後7日）もしくは後期（播種後26日）に立ち聞きさせ、播種後32日目のこれらの個体におけるハスモンヨトウ幼虫の成長率を測定した。その結果、成長初期あるいは後期にオシメンに曝されたシロイヌナズナ野生株、ヒストン脱アセチル化酵素に欠損をもつ変異体（hda6）では、未処理植物上の幼虫と比べて成長率は減少した。これらの結果から、β-ocimeneに曝されたシロイヌナズナは長期にわたり匂い刺激を記憶することと、ヒストンアセチル化によって食害抵抗性が制御されることが示唆された。これらの作用機序を紐解くために、成長後期にβ-ocimeneに曝されたシロイヌナズナにおけるH4ヒストンアセチル基ChIPシークエンス解析を実施したところ、防御遺伝子や転写因子などにおけるヒストンアセチル化が認められた。また、オシメン曝露葉ではジャスモン酸類の蓄積量の増加が認められた。以上の結果から、オシメンに曝されたシロイヌナズナではジャスモン酸シグナルが活性化され、ヒストンのアセチル化が亢進されることで防御遺伝子の活性化につながることが示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
ChIPシークエンス解析後のデータ解析に手間取ったため、予定よりやや遅れてしまった。
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| Strategy for Future Research Activity |
揮発性テルペンに曝された植物における防御応答誘導、防御応答のプライミングのエピジェネティクス制御機構について明らかにする。揮発性テルペンであるオシメンに曝されたヒストン修飾酵素変異株および過剰発現株における防御遺伝子や制御遺伝子のアセチル化および遺伝子発現様式を紐解くことで、匂い受容植物おける防御応答の記憶・プライミング制御機構の解明を目指す。具体的には以下の２項目の研究内容を実施する。
計画１ オシメン受容植物における遺伝子発現制御機構の解明
計画２ オシメン受容植物において役割を担うヒストン修飾酵素の同定
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[Journal Article] Overexpression of geraniol synthase induces heat stress susceptibility in Nicotiana tabacum2019
Author(s)
Ashita Hamachi, Masahiro Nisihara, Shiori Saito, Hojun Rim, Hideyuki Takahashi, Monirul Islam, Takuya Uemura, Toshiyuki Ohnishi, Rika Ozawa, Massimo E. Maffei, Gen-ichiro Arimura
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Journal Title
Planta
Volume: 249
Pages: 235-249
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] JRE4 is a master transcriptional regulator of defense-related steroidal glycoalkaloids in tomato2018
Author(s)
Masaru Nakayasu, Naoki Shioya, Masahito Shikata, Chonprakun Thagun, Ayman Abdelkareem, Yoshihiro Okabe , Tohru Ariizumi, Gen‐ichiro Arimura, Masaharu Mizutani, Hiroshi Ezura, Takashi Hashimoto, Tsubasa Shoji
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Journal Title
The Plant Journal
Volume: 94
Pages: 975-990
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] ダイズの食害応答を制御する糖エリシターの受容機構の解明2019
Author(s)
上村卓矢, 八須匡和, 星野稜介, 根本圭一郎, 吉田彩子, 三浦成敏, 西山真, 西山千春, 堀戸重臣, 出崎能丈, 澤崎達也, 有村源一郎
Organizer
第60回日本植物生理学会年会
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[Presentation] Herbivore elicitor receptors in plants2019
Author(s)
Takuya Uemura, Masakazu Hachisu, Ryosuke Hoshino, Keiichirou Nemoto, Ayako Yoshida, Shigetoshi Miura, Makoto Nishiyama, Chiharu Nishiyama, Shigeomi Horito, Yoshitake Desaki, Tatsuya Sawasaki, Gen-ichiro Arimura
Organizer
The 1st International Symposium on the Chemical Communication (ISCC2019)
Int'l Joint Research
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[Presentation] イネ科モデル植物ミナトカモジグサにおけるサリチル酸依存型制御因子BdNPRの機能解明2018
Author(s)
星野稜介, 上村卓矢, 福田達彦, 早瀬麟太郎, 清水弘平, 根本圭一郎, 野澤彰, 澤崎達也, 吉田彩子, 西山真, 西山千春, 安部洋, 有村源一郎
Organizer
第41回日本分子生物学会年会
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