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2014 Fiscal Year Annual Research Report

植物の栄養応答における葉緑体場の代謝制御

Publicly Offered Research

Project AreaEnvironmental sensing of plants: Signal perception, processing and cellular responses
Project/Area Number 25120709
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

増田 真二  東京工業大学, バイオ研究基盤支援総合センター, 准教授 (30373369)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2015-03-31
Keywords緊縮応答 / シロイヌナズナ / 葉緑体 / ppGpp
Outline of Annual Research Achievements

本研究では、様々な外部刺激で駆動する葉緑体の緊縮応答と呼ばれる機構に着目し、葉緑体を場とする植物の栄養応答を制御する新たな仕組みを明らかにすることである。
緊縮応答はもともと、細菌に普遍的に保存された栄養飢餓応答制御機構として知られていたが、近年、その関連遺伝子が様々な高等植物のゲノム上に保存されていることがわかってきた。分子系統解析の結果、これらの遺伝子は、シアノバクテリアの細胞内共生によって植物細胞にもたらされたと考えられる。しかしその因子の生理学的役割は明らかとなっていない。本研究では、モデル植物シロイヌナズナを材料に、様々な組換え体を作成し、それらを解析することで、葉緑体で機能する緊縮応答が、植物の栄養応答にどのような役割を果たすのかを明らかにすることを目指した。
昨年度に確立したLC-MS/MSを利用したppGppの高感度定量系を用いて、シロイヌナズナ内のppGpp量の日周変動を調べた。その結果、夜間に一過的な上昇を示すことがわかった。このppGpp量の上昇により、葉緑体および植物体全体がどのような影響を受けるのかを検証する目的で、一過的にppGpp合成を誘導する系の構築を進めた。具体的には、枯草菌由来のppGpp合成酵素を、エストロゲン処理で誘導されるプロモータ下に配置したコンストラクトを作成し、それを野生型シロイヌナズナに導入した。得られた組換え体に対し、ppGppの過剰合成を、エストロゲン処理により誘導したところ、数日後に葉の白化が観察された。このことから、ppGpp蓄積により、葉緑体の機能が全般的に抑制されると考えられた。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (6 results)

All 2015 2014

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (5 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Journal Article] A highly sensitive quantification method for the accumulation of alarmone ppGpp in Arabidopsis thaliana using UPLC-ESI-qMS/MS2015

    • Author(s)
      Yuta Ihara, Hiroyuki Ohta, Shinji Masuda
    • Journal Title

      J. Plant Res.

      Volume: in press Pages: in press

    • DOI

      10.1007/s10265-015-0711-1

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] シロイヌナズナに蓄積する緊縮応答因子ppGppのLC-ESI-MS/MSを用いた定量法2015

    • Author(s)
      井原雄太、太田啓之、増田真二
    • Organizer
      第56回日本植物生理学会年会
    • Place of Presentation
      東京農業大学 世田谷キャンパス
    • Year and Date
      2015-03-16 – 2015-03-18
  • [Presentation] Is the protons enough in chloroplast? Significance of proton management from the standpoint of photosynthesis2015

    • Author(s)
      Ryoichi Sato, Shinji Masuda
    • Organizer
      The 2nd International Symposium on Plant Environmental Sensing
    • Place of Presentation
      AIST Tokyo Waterfront
    • Year and Date
      2015-03-15 – 2015-03-17
  • [Presentation] A quantification method for the accumulation of the bacterial alarmone ppGpp in Arabidopsis thaliana using UPLC-ESI-qMS/MS2015

    • Author(s)
      Yuta Ihara, Shinji Masuda
    • Organizer
      The 2nd International Symposium on Plant Environmental Sensing
    • Place of Presentation
      AIST Tokyo Waterfront
    • Year and Date
      2015-03-15 – 2015-03-17
  • [Presentation] The plastidial stringent response regulates plant growth under starvation conditions2015

    • Author(s)
      Shinji Masuda
    • Organizer
      Tokyo Tech-HHU Dusseldorf Joint Symposium on Photosynthesis as New Chemical Resource
    • Place of Presentation
      東京工業大学 田町キャンパス
    • Year and Date
      2015-03-05
    • Invited
  • [Presentation] コンピュータシュミレーションによる光合成循環的電子伝達の非光化学消光(NPQ)の誘導における役割と寄与率の推定2014

    • Author(s)
      佐藤諒一、大田啓之、増田真二
    • Organizer
      日本生物物理学会第52回年会
    • Place of Presentation
      札幌コンベンションセンター
    • Year and Date
      2014-09-25 – 2014-09-27

URL: 

Published: 2016-06-01  

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