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長距離シグナリングを介した変動環境への適応機構

計画研究

研究領域植物の成長可塑性を支える環境認識と記憶の自律分散型統御システム
研究課題/領域番号 15H05957
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 生物系
研究機関名古屋大学

研究代表者

松林 嘉克  名古屋大学, 理学研究科, 教授 (00313974)

研究分担者 望田 啓子 (桑田啓子 / 望田(桑田) 啓子)  名古屋大学, トランスフォーマティブ生命分子研究所, 特任助教 (70624352)
研究期間 (年度) 2015-06-29 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
95,940千円 (直接経費: 73,800千円、間接経費: 22,140千円)
2019年度: 25,480千円 (直接経費: 19,600千円、間接経費: 5,880千円)
2018年度: 25,480千円 (直接経費: 19,600千円、間接経費: 5,880千円)
2017年度: 16,250千円 (直接経費: 12,500千円、間接経費: 3,750千円)
2016年度: 16,250千円 (直接経費: 12,500千円、間接経費: 3,750千円)
2015年度: 12,480千円 (直接経費: 9,600千円、間接経費: 2,880千円)
キーワードペプチドホルモン / シロイヌナズナ / 窒素代謝 / 受容体キナーゼ / 長距離シグナリング / ペプチド / 篩管 / 窒素応答 / 硝酸 / 環境応答 / 維管束 / 窒素栄養
研究成果の概要

自然界では,土壌中の窒素栄養は均一に存在するとは限らないため,植物は一部の根で窒素欠乏を感知すると,他の根で相補的に取り込みを促進するしくみ,「全身的窒素要求シグナリング」を進化させてきた.本研究では,窒素欠乏時に根で発現するペプチドホルモンCEP,葉の維管束でCEPを認識する受容体CEPR1,およびその下流で根に移行するCEPD1/2が全身的窒素要求シグナリングの主要なコンポーネントであることを見出した.また,葉の窒素需要に応じた硝酸取り込みを制御するCEPDL2や,長距離シグナリングを支える根の維管束系の拡散障壁として機能するカスパリー線の形成に必要な新規ペプチドホルモンCIFを発見した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究により,全身的窒素要求シグナリングの主要コンポーネントを見出したが,この発見は,植物が局所的環境受容と長距離シグナル伝達との統御に独自のメカニズムを進化させていることを示すものである.また,「維管束は単なる水や栄養の通り道ではなく,組織間を結ぶ情報伝達の場」であり,「気孔からの水分の蒸発によってできる蒸散流が,長距離シグナルの増幅や維管束内での情報伝達に重要な役割を果たしている」など,これまでの理解を覆すような新たな概念を確立した.

報告書

(6件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (36件)

すべて 2020 2019 2018 2017 2016 2015 その他

すべて 雑誌論文 (12件) (うち国際共著 2件、 査読あり 12件、 オープンアクセス 8件、 謝辞記載あり 7件) 学会発表 (20件) (うち国際学会 17件、 招待講演 17件) 備考 (4件)

  • [雑誌論文] Shoot-to-root mobile CEPD-like 2 integrates shoot nitrogen status to systemically regulate nitrate uptake in Arabidopsis2020

    • 著者名/発表者名
      Ota Ryosuke、Ohkubo Yuri、Yamashita Yasuko、Ogawa-Ohnishi Mari、Matsubayashi Yoshikatsu
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 11 号: 1 ページ: 641-641

    • DOI

      10.1038/s41467-020-14440-8

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Screening and identification of a non-peptide antagonist for the peptide hormone receptor in Arabidopsis.2019

    • 著者名/発表者名
      Shinohara, H., Yasue, N., Onuki, T., Yoshida, M. Matsubayashi, Y.
    • 雑誌名

      Commun. Biol. Commun Biol.

      巻: 2 号: 1 ページ: 61-61

    • DOI

      10.1038/s42003-019-0307-8

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Exploring peptide hormones in plants: identification of four peptide hormone-receptor pairs and two post-translational modification enzymes2018

    • 著者名/発表者名
      MATSUBAYASHI Yoshikatsu
    • 雑誌名

      Proceedings of the Japan Academy. Ser. B: Physical and Biological Sciences

      巻: 94 号: 2 ページ: 59-74

    • DOI

      10.2183/pjab.94.006

    • NAID

      130006339623

    • ISSN
      0386-2208, 1349-2896
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] PLENTY, a hydroxyproline O-arabinosyltransferase, negatively regulates root nodule symbiosis in Lotus japonicus2018

    • 著者名/発表者名
      Yoro Emiko、Nishida Hanna、Ogawa-Ohnishi Mari、Yoshida Chie、Suzaki Takuya、Matsubayashi Yoshikatsu、Kawaguchi Masayoshi
    • 雑誌名

      Journal of Experimental Botany

      巻: 70 号: 2 ページ: 507-517

    • DOI

      10.1093/jxb/ery364

    • NAID

      120007128131

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A peptide hormone required for Casparian strip diffusion barrier formation in Arabidopsis roots2017

    • 著者名/発表者名
      Nakayama T, Shinohara H, Tanaka M, Baba K, Ogawa-Ohnishi M, Matsubayashi Y.
    • 雑誌名

      Science

      巻: 355 号: 6322 ページ: 284-286

    • DOI

      10.1126/science.aai9057

    • NAID

      120006024333

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Shoot-to-root mobile polypeptides involved in systemic regulation of nitrogen acquisition2017

    • 著者名/発表者名
      Ohkubo Y., Tanaka M., Tabata R., Ogawa-Ohnishi M., Matsubayashi Y.
    • 雑誌名

      Nature Plants

      巻: 3 号: 4 ページ: 17029-17029

    • DOI

      10.1038/nplants.2017.29

    • NAID

      120006337724

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Cryptic bioactivity capacitated by synthetic hybrid plant peptides2017

    • 著者名/発表者名
      Hirakawa Y, Shinohara H, Welke K, Irle S, Matsubayashi Y, Torii KU, Uchida N.
    • 雑誌名

      Nature Commun.

      巻: 8 号: 1 ページ: 14318-14318

    • DOI

      10.1038/ncomms14318

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Identification of three LRR-RKs involved in perception of root meristem growth factor in Arabidopsis.2016

    • 著者名/発表者名
      Shinohara H, Mori A, Yasue N, Sumida K and Matsubayashi Y.
    • 雑誌名

      Proc. Natl. Acad. Sci. U S A

      巻: 印刷中 号: 14 ページ: 3897-3902

    • DOI

      10.1073/pnas.1522639113

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Loss of function at RAE2, a novel EPFL, is required for awnlessness in cultivated Asian rice.2016

    • 著者名/発表者名
      Bessho-Uehara K, Wang DR, Furuta T, Minami A, Nagai K, Gamuyao R, Asano A, Angeles-Shim RB, Shimizu Y, Ayano M, Komeda N, Doi K, Miura K, Toda Y, Kinoshita T, Okuda S, Higashiyama T, Nomoto M, Tada Y, Shinohara H, Matsubayashi Y, Greenberg A, Wu J, Yasui H, Yoshimura A, Mori H, McCouch SR, Ashikari M.
    • 雑誌名

      Proc. Natl. Acad. Sci. USA

      巻: 113 号: 32 ページ: 8969-8974

    • DOI

      10.1073/pnas.1604849113

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Long-distance peptide signaling essential for nutrient homeostasis in plants2016

    • 著者名/発表者名
      Okamoto S, Tabata R, Matsubayashi Y.
    • 雑誌名

      Curr Opin Plant Biol

      巻: 34 ページ: 35-40

    • DOI

      10.1016/j.pbi.2016.07.009

    • NAID

      120006024321

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] A comprehensive strategy for identifying long-distance mobile peptides in xylem sap2015

    • 著者名/発表者名
      Okamoto S, Suzuki T, Kawaguchi M, Higashiyama T, Matsubayashi Y
    • 雑誌名

      The Plant Journal

      巻: 84 号: 3 ページ: 611-620

    • DOI

      10.1111/tpj.13015

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] An Arabidopsis thaliana copper-sensitive mutant suggests a role of phytosulfokine in ethylene production2015

    • 著者名/発表者名
      Tao Wu, Takehiro Kamiya, Hiroko Yumoto, Naoyuki Sotta, Yamaguchi Katsushi, Shuji Shigenobu, Yoshikatsu Matsubayashi and Toru Fujiwara
    • 雑誌名

      Journal of experimental botany

      巻: 66 号: 13 ページ: 3657-3667

    • DOI

      10.1093/jxb/erv105

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Long-distance peptide signaling involved in systemic regulation of nitrogen acquisition.2019

    • 著者名/発表者名
      Matsubayashi Y.
    • 学会等名
      23rd International Conference on Plant Growth Substances
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Long distance peptide signaling mediating nitrogen homeostasis2019

    • 著者名/発表者名
      Matsubayashi Y.
    • 学会等名
      18th International Workshop on Plant Membrane Biology
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Long distance peptide signaling mediating nitrogen homeostasis2019

    • 著者名/発表者名
      Matsubayashi Y.
    • 学会等名
      Cold Spring Harbor Asia conference on Plant Cell and Development Biology
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Receptor kinase signaling in plants: from peptide ligand identification to non-peptide antagonist development2019

    • 著者名/発表者名
      Matsubayashi Y.
    • 学会等名
      International Symposium on Plant Receptor Kinases and Cell Signaling 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Long-distance peptide signaling involved in systemic regulation of nitrogen acquisition2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshikatsu Matsubayashi
    • 学会等名
      Sainsbury Laboratory Symposium
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Long-distance peptide signaling involved in systemic regulation of nitrogen acquisition2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshikatsu Matsubayashi
    • 学会等名
      Frontiers in BioAgricultural Research
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Root-to-shoot and shoot-to-root long-distance mobile peptides mediate systemic regulation of nitrogen acquisition2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshikatsu Matsubayashi
    • 学会等名
      SEB's Annual Meeting
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Long-distance peptide signaling involved in systemic regulation of nitrogen acquisition2018

    • 著者名/発表者名
      Matsubayashi Yoshikatsu
    • 学会等名
      Sainsbury Laboratory Symposium
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Long-distance peptide signaling involved in systemic regulation of nitrogen acquisition2018

    • 著者名/発表者名
      Matsubayashi Yoshikatsu
    • 学会等名
      Frontiers in BioAgricultural Research
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Root-to-shoot and shoot-to-root long-distance mobile peptides mediate systemic regulation of nitrogen acquisition2018

    • 著者名/発表者名
      Matsubayashi Yoshikatsu
    • 学会等名
      SEB's Annual Meeting
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Root-to-shoot and shoot-to-root long-distance mobile peptides mediate systemic regulation of nitrogen acquisition2018

    • 著者名/発表者名
      Matsubayashi Yoshikatsu
    • 学会等名
      Keystone Symposia, Plant Signaling: Molecular Pathways and Network Integration
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Identification of novel peptide ligand-receptor pairs in plants2016

    • 著者名/発表者名
      Matsubayashi Y.
    • 学会等名
      Cold Spring Harbor Asia conference on Latest Advances in Plant Development & Environmental Responses
    • 発表場所
      Awaji, Japan
    • 年月日
      2016-11-29
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Long-distance mobile peptides mediate systemic nitrogen-demand signaling2016

    • 著者名/発表者名
      Matsubayashi Y.
    • 学会等名
      The 4th European Workshop on Peptide Signalling in Plants
    • 発表場所
      Bischoffsheim, France
    • 年月日
      2016-09-02
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Long-distance mobile peptides mediate systemic nitrogen-demand signaling2016

    • 著者名/発表者名
      Matsubayashi Y.
    • 学会等名
      EMBO conference ‘The nitrogen nutrition of plants - Nitrogen2016’
    • 発表場所
      Montpellier, France
    • 年月日
      2016-08-24
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Root-to-shoot mobile peptides mediate systemic nitrogen-demand signaling2016

    • 著者名/発表者名
      Matsubayashi Y.
    • 学会等名
      Plant Biology 2016
    • 発表場所
      Austin, Texas
    • 年月日
      2016-07-12
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Identification of novel peptide ligand-receptor pairs in plants2016

    • 著者名/発表者名
      Matsubayashi Y.
    • 学会等名
      The 27th International Conference on Arabidopsis Research (ICAR)
    • 発表場所
      Gyeong Ju, Korea
    • 年月日
      2016-07-01
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Identification of novel peptide hormones in plants2016

    • 著者名/発表者名
      Matsubayashi Y.
    • 学会等名
      The 22nd International Plant Growth Substances Association (IPGSA) conference
    • 発表場所
      Toronto, Canada
    • 年月日
      2016-06-21
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 窒素欠乏時における植物の長距離シグナル2016

    • 著者名/発表者名
      田畑亮,松林嘉克
    • 学会等名
      日本植物生理学会年会
    • 発表場所
      岩手大学
    • 年月日
      2016-03-17
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] TPST deficient mutant reveals the involvement of sulfated-peptide signaling in protonema and gametophore development in Physcomitrella patens2016

    • 著者名/発表者名
      垣田満,壁谷幸子,長谷部光泰,松林 嘉克
    • 学会等名
      日本植物生理学会年会
    • 発表場所
      岩手大学
    • 年月日
      2016-03-17
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] アラビノガラクタンプロテイン生 合成における鍵酵素の同定と解析2016

    • 著者名/発表者名
      小川(大西)真理,川本剛,松林嘉克
    • 学会等名
      日本植物生理学会年会
    • 発表場所
      岩手大学
    • 年月日
      2016-03-15
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [備考] 名古屋大学 大学院理学研究科 生命理学専攻 細胞間シグナル研究グループ(松林嘉克教授)ホームページ

    • URL

      http://www.bio.nagoya-u.ac.jp/~b2/index.html

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] 名古屋大学 大学院理学研究科 生命理学専攻 細胞間シグナル研究グループ(松林嘉克教授)ホームページ

    • URL

      http://www.bio.nagoya-u.ac.jp/~b2/index.html

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
  • [備考] 名古屋大学大学院理学研究科生命理学専攻|細胞間シグナル研究グループ

    • URL

      http://www.bio.nagoya-u.ac.jp/~b2/

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [備考] 名古屋大学 大学院理学研究科 生命理学専攻 細胞間シグナル研究グループ ホームページ

    • URL

      http://www.bio.nagoya-u.ac.jp/~b2/

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

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公開日: 2015-07-02   更新日: 2022-11-04  

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