オルガネラ相互作用による植物環境応答の分子機構

• 研究領域: 植物の環境感覚：刺激受容から細胞応答まで
• 研究課題/領域番号: 22120007
• 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: 基礎生物学研究所
• 研究代表者: 西村 幹夫 基礎生物学研究所, 研究力強化戦略室, 特任教授 (80093061)
• 研究期間 (年度): 2010-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 97,370千円 (直接経費: 74,900千円、間接経費: 22,470千円); 2014年度: 17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円); 2013年度: 17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円); 2012年度: 18,330千円 (直接経費: 14,100千円、間接経費: 4,230千円); 2011年度: 18,200千円 (直接経費: 14,000千円、間接経費: 4,200千円); 2010年度: 26,000千円 (直接経費: 20,000千円、間接経費: 6,000千円)
• キーワード: ペルオキシソーム / クロロプラスト / オルガネラ相互作用 / 環境応答 / ペルオキシソーム機能転換 / オイルボディ / 植物細胞 / ぺルオキシソーム / ミトコンドリア / 葉緑体 / ストロミュール / オートファジー関連因子 / カタラーゼ / 活性酸素類

研究成果の概要

光合成組織において、ペルオキシソームは緑葉体ミトコンドリアと共同して、光呼吸代謝を構成している。オルガネラの生体内可視化により、光照射によってペルオキシソームが長細く形態変化するとともに、葉緑体と接着することを明らかにした。フェムト秒レーザー照射によるオルガネラ間接着力を測定することにより、光照射下で、その接着力が増加することを初めて明らかにした。私達は相互作用を欠損するシロイヌナズナの変異株をスクリーニングした。これら変異株の解析から、LON2プロテアーゼとオートファジーによるペルオキシソームの分解が光照射下におけるペルオキシソーム機能転換に働いていることが明らかとなった。

研究成果

• [雑誌論文] Extension of oil biosynthesis during the mid-phase of seed development enhances oil content in Arabidopsis seeds. (2016)
  • 著者名/発表者名: Kanai, M., Mano, S., Kondo, M., Hayashi, M., and Nishimura, M.
  • 雑誌名: Plant Biotechnology Journal 巻: 14 号: 5 ページ: 1241-1250
  • DOI: 10.1111/pbi.12489
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Quantifying morphological features of actin cytoskeletal filaments in plant cells based on mathematical morphology. (2016)
  • 著者名/発表者名: Kimori. Y., K. Hikino, M. Nishimura and S. Mano
  • 雑誌名: J. Theor. Biol. 巻: 389 ページ: 123-131
  • DOI: 10.1016/j.jtbi.2015.10.031
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Phosphorylation of the C Terminus of RHD3 Has a Critical Role in Homotypic ER Membrane Fusion in Arabidopsis. (2016)
  • 著者名/発表者名: Ueda, H., Yokota, E., Kuwata, K., Kutsuna, N., Mano, S., Shimada, T., Tamura, K., Stefano, G., Fukao, Y., Brandizzi, F., Shimmen, T., Nishimura, M., Hara-Nishimura, I.
  • 雑誌名: Plant Physiol. 巻: 170 号: 2 ページ: 867-880
  • DOI: 10.1104/pp.15.01172
  • 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] Guidelines for the use and interpretation of assays for monitoring autophagy (3rd edition) (2016)
  • 著者名/発表者名: Klionsky, D. J. et al.
  • 雑誌名: Autophagy 巻: 12 ページ: 1-222
  • オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Measuring the interactions between peroxisomes and chloroplasts by in situ laser analysis (2016)
  • 著者名/発表者名: Oikawa, K., S. Mano, K. Yamada, Y. Hosokawa and M. Nishimura
  • 雑誌名: Bio-protocol 巻: 印刷中
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Quantification of the adhesion strength between peroxisomes and chloroplasts by femtosecond laser technology (2016)
  • 著者名/発表者名: Hosokawa, Y., T. Iino, K. Oikawa, S. Mano, K. Yamada and M. Nishimura
  • 雑誌名: Bio-protocol 巻: 印刷中
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Dynamics of the light-dependent transition of plant peroxisomes. (2015)
  • 著者名/発表者名: Goto-Yamada, S., Mano, S., Yamada, K., Oikawa, K., Hosokawa, Y., Hara-Nishimura, I., and Nishimura, M.
  • 雑誌名: Plant and Cell Physiology 巻: 56 号: 7 ページ: 1252-1263
  • DOI: 10.1093/pcp/pcv081
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A new temperature-insensitive allele of the Arabidopsis AXR6/CUL1 locus derived from a missense mutation in the C-terminal RBX1 binding region (2015)
  • 著者名/発表者名: Mori, Y., Hayashi, M., Nishimura, M. and Yamamoto, K. T.
  • 雑誌名: Plant Signal. Behav. 巻: 10 号: 11 ページ: e1078956-e1078956
  • DOI: 10.1080/15592324.2015.1078956
  • NAID: 120006360047
  • 査読あり
• [雑誌論文] Difuse decapping enzyme DCP2 accumulates in DCP1 foci under heat stress in Arabidopsis thaliana (2015)
  • 著者名/発表者名: Motomura K., Q. T. Le, T. Hamada, N. Kutsuna, S. Mano, M. Nishimura and Y. Watanabe
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. 巻: 56 ページ: 107-115
  • 査読あり
• [雑誌論文] Physical interaction between peroxisomes and chloroplasts elucidated by in situ laser analysis (2015)
  • 著者名/発表者名: Oikawa K., S. Matsunaga, S. Mano, M. Kondo, K. Yamada, M. Hayashi, T. Kagawa, A. Kadota, W. Sakamoto, S. Higashi, M. Watanabe, T. Mitsui, A. Shigemasa, T. Iino, Y hosokawa and M. Nishimura
  • 雑誌名: Nature Plants 巻: 1
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] ER bodies in plants of the Brassicales order: Biogenesis and association with innate immunity. (2014)
  • 著者名/発表者名: Nakano, RT., K. Yamada, P. Bednarek, M. Nishimura and I. Hara-Nishimura
  • 雑誌名: Frontiers in Plant Science 巻: 5 号: 5 ページ: 1-17
  • DOI: 10.4161/auto.28529
  • NAID: 120005439544
• [雑誌論文] Interaction between chaperone and protease functions of LON2, and autophagy during the functional transition of peroxisomes. (2014)
  • 著者名/発表者名: Goto-Yamada S., S. Mano, K. Oikawa, M. Shibata and M. Nishimura
  • 雑誌名: Plant Signal Behav. 巻: 9
  • 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Measurement of number of peroxisomes (2014)
  • 著者名/発表者名: Shibata, M., K. Oikawa, S. Mano and M. Nishimura
  • 雑誌名: Bio-protocol 巻: 4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Arabidopsis mutants affecting oxylipin signaling in photo-oxidative stress responses. (2014)
  • 著者名/発表者名: Satoh M, Tokaji Y, Nagano AJ, Hara-Nishimura I, Hayashi M, Nishimura M, Ohta H6, Masuda S
  • 雑誌名: Plant Physiol. Biochem. 巻: in press ページ: 90-95
  • DOI: 10.1016/j.plaphy.2013.11.023
  • 査読あり
• [雑誌論文] Organ-specific quality control of plant peroxisomes is mediated by autophagy. (2014)
  • 著者名/発表者名: Yoshimoto, K., Shibata, M., Kondo, M., Oikawa, K., Sato, M., Toyooka, K., Shirasu, K., Nishimura, M., and Ohsumi, Y
  • 雑誌名: Journal of Cell Science 巻: 127 ページ: 1161-1168
  • DOI: 10.1242/jcs.139709
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The Plant Organelles Database 3 (PODB3) update 2014: integrating electron micrographs and new options for plant organelle research. (2014)
  • 著者名/発表者名: Mano S, Nakamura T, Kondo M, Miwa T, Nishikawa S, Mimura T, Nagatani A, Nishimura M.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. 巻: 55 号: 1 ページ: e1-e1
  • DOI: 10.1093/pcp/pct140
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Chaperone and Protease Functions of LON Protease 2 Modulate the Peroxisomal Transition and Degradation with Autophagy. (2014)
  • 著者名/発表者名: Goto-Yamada S, Mano S, Nakamori C, Kondo M, Yamawaki R, Kato A, Nishimura M.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. 巻: 55 号: 3 ページ: 482-96
  • DOI: 10.1093/pcp/pcu017
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Novel proteins interacting with peroxisomal protein receptor PEX7 in Arabidopsis thaliana. (2013)
  • 著者名/発表者名: Cui S, Mano S, Yamada K, Hayashi M, Nishimura M.
  • 雑誌名: Plant Signal Behav. 巻: 8 号: 10 ページ: e26829-e26829
  • DOI: 10.4161/psb.26829
  • 査読あり
• [雑誌論文] Role of galactolipid biosynthesis in coordinated development of photosynthetic complexes and thylakoid membranes during chloroplast biogenesis in Arabidopsis (2013)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi, K., T. Narise, K. Sonoike, H. Hashimoto, N. Sato, M. Kondo, M. Nishimura, M. Sato, K. Toyooka, K. Sugimoto, H. Wada, T. Masuda and H. Ohta
  • 雑誌名: Plant J. 巻: 73 号: 2 ページ: 250-261
  • DOI: 10.1111/tpj.12028
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identification of two novel endoplasmic reticulum body-specific integral membrane proteins. (2013)
  • 著者名/発表者名: Yamada K et al.
  • 雑誌名: Plant Physiol. 巻: 161(1) 号: 1 ページ: 108-120
  • DOI: 10.1104/pp.112.207654
  • 査読あり
• [雑誌論文] Proteomic analysis reveals the Rab GTPase RabE1c is involved in the degradation of the peroxisomal protein receptor PEX7 (Peroxin 7) (2013)
  • 著者名/発表者名: Soungkui Cui, Yoichiro Fukao, Shoji Mano, Kenji Yamada, Makoto Hayashi and Mikio Nishimura
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 巻: 288 号: 8 ページ: 6014-6023
  • DOI: 10.1074/jbc.m112.438143
  • 査読あり
• [雑誌論文] The plastidic DEAD-box RNA helicase22, HS3, is essential for plastid function both in seed development and in seedling growth. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kanai, M., M. Hayashi, M. Kondo and M. Nishimura
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol 巻: 54 号: 9 ページ: 1431-1440
  • DOI: 10.1093/pcp/pct091
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spatiotemporal secretion of PEROXIDASE36 is required for seed coat mucilage extrusion in Arabidopsis (2013)
  • 著者名/発表者名: Tadashi Kunieda
  • 雑誌名: The Plant Cell 巻: 25(4) 号: 4 ページ: 1355-1367
  • DOI: 10.1105/tpc.113.110072
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pattern dynamics in adaxial-abaxial specific gene expression are modulated by a plastid retrograde signal during Arabidopsis thaliana leaf development. (2013)
  • 著者名/発表者名: Tameshige T, Fujita H, Watanabe K, Toyokura K, Kondo M, Tatematsu K, Matsumoto N, Tsugeki R, Kawaguchi M, Nishimura M, Okada K.
  • 雑誌名: PLoS Genetics 巻: 97 号: 7 ページ: e1003655-e1003655
  • DOI: 10.1371/journal.pgen.1003655
  • 査読あり
• [雑誌論文] A myosin XI-I Links the Nuclear Membrane with Cytoskeleton for Nuclear Movement and Shape in Arabidopsis thaliana (2013)
  • 著者名/発表者名: Tamura K, Iwabuchi K, Fukao Y, Kondo M, Okamoto K, Ueda H, Nishimura M, Hara-Nishimura I
  • 雑誌名: Current Biology 巻: 23 号: 18 ページ: 1776-1781
  • DOI: 10.1016/j.cub.2013.07.035
  • 査読あり
• [雑誌論文] MAIGO5 Functions in Protein Export from Golgi-Associated Endoplasmic Reticulum Exit sites in Arabidopsis. (2013)
  • 著者名/発表者名: Junpei Takagi, Luciana Renna, Hideyuki Takahashi, Yasuko Koumoto, Kentaro Tamura, Giovanni Stefano, Yoichiro Fukao, Maki Kondo, Mikio Nishimura, Tomoo Shimada, Federica Brandizzi, Ikuko Hara-Nishimura
  • 雑誌名: The Plant Cell 巻: 25(11) 号: 11 ページ: 4658-75
  • DOI: 10.1105/tpc.113.118158
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] MAG2 and three MAG2-INTERACTING PROTEINs form an ER localized complex to facilitate storage protein transport in Arabidopsis thaliana. (2013)
  • 著者名/発表者名: Lixin Li, Tomoo Shimada, Hideyuki Takahashi, Yasuko Koumoto, Makoto Shirakawa, Junpei TakaQi, Xiaonan Zhao, Baoyu Tu, Hongmin Jin, Zhe Shen, Baoda Han, Meihui Jia, Maki Kondo, Mikio Nishimura, Ikuko Hara-Nishimura
  • 雑誌名: The Plant Journal 巻: 76(5) 号: 5 ページ: 781-91
  • DOI: 10.1111/tpj.12347
  • 査読あり
• [雑誌論文] Highly Oxidized Peroxisomes Are Selectively Degraded via Autophagy in Arabidopsis (2013)
  • 著者名/発表者名: Shibata, M., Oikawa, K., Yoshimoto, K., Kondo., M., Mano, S., Yamada, K, Hayashi, M, Sakamoto, W., Ohsumi. Y., and Nishimura. M
  • 雑誌名: The Plant Cell 巻: 25 号: 12 ページ: 4967-4983
  • DOI: 10.1105/tpc.113.116947
  • 査読あり
• [雑誌論文] A possible involvement of autophagy in amyloplast degradation in columella cells during hydrotropic response of Arabidopsis roots (2012)
  • 著者名/発表者名: Nakayama, M., Y. Kaneko, Y. Miyazawa, N. Fujii, N. Higashitani, S. Wada, H. Ishida, K. Yoshimoto, K. Yamada, M. Nishimura and H. Takahashi
  • 雑誌名: Planta 巻: 236 号: 4 ページ: 999-1012
  • DOI: 10.1007/s00425-012-1655-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Loss of XRN4 function can trigger cosuppression in a sequence-dependent manner (2012)
  • 著者名/発表者名: Hayashi, M., C. Nanba, M. Saito, M. Kondo, A. Takeda, Y. Watanabe and M. Nishimura
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. 巻: 53 号: 7 ページ: 1310-1321
  • DOI: 10.1093/pcp/pcs078
  • NAID: 10030963643
  • 査読あり
• [雑誌論文] Adaxial-abaxial patterning : A novel function of the GABA shunt. (2012)
  • 著者名/発表者名: Koichi Toyokura, et al.
  • 雑誌名: Plant Signaling & Behavior 巻: 7 号: 7 ページ: 705-707
  • DOI: 10.4161/psb.20346
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tonoplast- and plasma membrane-localized aquaporin-family transporters in blue hydrangeasepals of aluminum hyperaccumulating plant (2012)
  • 著者名/発表者名: Takashi Negishi
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: 7 号: 8 ページ: e43189-e43189
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0043189
  • 査読あり
• [雑誌論文] ERMO3/MVP1/GOLD36 is involved in a cell type-specific mechanism for maintaining ER morphology in Arabidopsis thaliana. (2012)
  • 著者名/発表者名: Nakano RT et al.
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 7(11) 号: 11 ページ: e49103-e49103
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0049103
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Plant Organelles Database 2 (PODB2) : An update containing movie data of plant organelle dynamics (2011)
  • 著者名/発表者名: Mano Shoji
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol 巻: 52 号: 2 ページ: 244-253
  • DOI: 10.1093/pcp/pcq184
  • 査読あり
• [雑誌論文] Arabidopsis ABERRANT PEROXISOME MORPHOLOGY 9 Is a Peroxin That Recruits the PEX1-PEX6 Complex to Peroxisomes (2011)
  • 著者名/発表者名: Shino Goto, Shoji Mano, Chihiro Nakamori, Mikio Nishimura
  • 雑誌名: The Plant Cell 巻: 23巻4号 号: 4 ページ: 1573-1587
  • DOI: 10.1105/tpc.110.080770
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Monogalactosyldiacylglycerol Synthase Found in the Green Sulfur Bacterium Chlorobaculum tepidum Reveals Important Roles for Galactolipids in Photosynthesis (2011)
  • 著者名/発表者名: Shinji Masuda, et al
  • 雑誌名: The Plant Cell 巻: 23 号: 7 ページ: 2644-2658
  • DOI: 10.1105/tpc.111.085357
  • 査読あり
• [雑誌論文] A defect of peroxisomal membrane protein 38 causes enlargement of peroxisomes (2011)
  • 著者名/発表者名: Shoji Mano
  • 雑誌名: Plant and Cell Physiology 巻: 52 号: 12 ページ: 2157-2172
  • DOI: 10.1093/pcp/pcr147
  • NAID: 10030306536
  • 査読あり
• [雑誌論文] Unique defense strategy by the endoplasmic reticulum body in plants (2011)
  • 著者名/発表者名: Yamada K., et al
  • 雑誌名: Plant Cell Physio 巻: 52 号: 12 ページ: 2039-2049
  • DOI: 10.1093/pcp/pcr156
  • NAID: 10030306024
  • 査読あり
• [雑誌論文] Defects of peroxisomal membrane protein 38 causes enlargement of peroxisomes (2011)
  • 著者名/発表者名: Mano Shoji
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. 巻: 52 ページ: 2157-2172
  • 査読あり
• [雑誌論文] A novel monogalactosyldiacylglycerol synthase found in green sulfur bacteria reveals new roles of galactolipids in photosynthesis (2011)
  • 著者名/発表者名: Masuda Shinji
  • 雑誌名: Plant Cell 巻: 23 ページ: 2644-2658
  • 査読あり
• [雑誌論文] Arabidopsis ABERRANT PEROXISOME MORPHOLOGY9 is a peroxin that recruts of the PEX1/PEX6 complex to peroxisomes (2011)
  • 著者名/発表者名: Goto Shino
  • 雑誌名: Plant Cell 巻: 23 ページ: 1573-1587
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Plant Organelles Database 2 (PODB2) : An update containing movie data of plant organelle dynamics (2011)
  • 著者名/発表者名: Mano Shoji
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. 巻: 52 ページ: 244-253
  • 査読あり
• [雑誌論文] Arabidopsis Qa-SNARE SPY2 proteins localized to different subcellular regions function redundantly in vacuolar protein sorting and plant development (2010)
  • 著者名/発表者名: Shirakawa Makoto
  • 雑誌名: Plant J. 巻: 64 ページ: 924-935
  • 査読あり
• [雑誌論文] Gateway binary vectors with bialaphos resistant gene, bar, as the selection marker for plant transformation (2010)
  • 著者名/発表者名: Nakamura Shinya
  • 雑誌名: Biosci.Biotech.Biochem. 巻: 74 ページ: 1315-1319
  • 査読あり
• [雑誌論文] A peroxisomal ABC transporter promotes seed germination by suppressing polygalacturonase inhibiting proteins under the control of ABI5 (2010)
  • 著者名/発表者名: Kanai Masatake
  • 雑誌名: Plant J. 巻: 62 ページ: 936-947
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ectopic expression of an esterase, which is a candidate for the unidentified plant cutinase, causes cuticular defects in Arabidopsis thaliana (2010)
  • 著者名/発表者名: Takahashi Kentaro
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. 巻: 51 ページ: 123-131
  • 査読あり
• [雑誌論文] Unique defence strategy by the endoplasmic reticulum body in plants (2010)
  • 著者名/発表者名: Yamada Kenji
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. 巻: 52 ページ: 2039-2049
  • 査読あり
• [雑誌論文] A possible involvement of autophagy in amyloplast degradation in columella cells during hydrotropic response of Arabidopsis roots
  • 著者名/発表者名: Nakayama M
  • 雑誌名: Planta 巻: (in press)
  • 査読あり
• [学会発表] Dynamics of peroxisomes in Arabidopsis thaliana (2013)
  • 著者名/発表者名: Nishimura M.
  • 学会等名: PERFUME Kick-off Conference on “Peroxisome Formation, Function and Metabolism”
  • 発表場所: Groningen, The Netherlands,
  • 年月日: 2013-12-01 – 2013-12-04
  • 招待講演
• [学会発表] Cell biological aspect of plant immunity: Two vacuole-mediated defense strategies (2011)
  • 著者名/発表者名: Hara-Nishimura Ikuko
  • 学会等名: XVIII International Botanical Congress
  • 発表場所: Melbourne, Australia
  • 招待講演
• [学会発表] Dynamics of peroxisomes in Arabidopsis.
  • 著者名/発表者名: Nishimura, M.
  • 学会等名: The 4th NIBB-MPIPZ-TLL Symposium on “Arabidopsis and Emerging Model Systems”
  • 発表場所: Okazaki Conference Center, Aichi, Japan
• [学会発表] Biogenesis and Dynamics of plant peroxisomes.
  • 著者名/発表者名: Nishimura M.
  • 学会等名: The 13thFAOBMB International Congress of Biochem. and Mol. Biol.
  • 発表場所: Bangkok Ingternational Trade and Exhibition Center, Bangkok, Thailand
  • 招待講演
• [図書] Designing novel breeding strategies for producing high-oil crops based on a molecular understanding of triacylglycerol metabolism (2016)
  • 著者名/発表者名: Kanai, M., S. Mano, M. Hayashi and M. Nishimura
  • 出版者: Intech
• [図書] Sexual Reproduction in Animals and Plants (2014)
  • 著者名/発表者名: Goto-Yamada, S. S. Mano and M. Nishimura
  • 総ページ数: 480
  • 出版者: Springer Japan
• [図書] Genetic Engineering-Basics, New Applications and Responsibilities (2012)
  • 著者名/発表者名: Tanaka Yuji
  • 総ページ数: 27
  • 出版者: InTech