植物の光応答の空間構造とその制御機構の解明

• 研究課題/領域番号: 15H04389
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 植物分子・生理科学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 長谷 あきら 京都大学, 理学研究科, 教授 (40183082)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 18,330千円 (直接経費: 14,100千円、間接経費: 4,230千円); 2017年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円); 2016年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2015年度: 9,620千円 (直接経費: 7,400千円、間接経費: 2,220千円)
• キーワード: フィトクロム / 遺伝子発現制御 / 長距離シグナル / ネットワーク

研究成果の概要

我々が開発した微細組織の網羅的遺伝子発現解析法やレーザー顕微手術法を活用し、植物の主要な光受容体であるフィトクロムによる避陰応答の空間構造を解析した。その結果、子葉と胚軸（茎）で、あるいは葉肉と維管束で応答が大きく異なることが分かった。また、器官や組織間で、植物ホルモンであるオーキシンによるシグナルおよびそれとは独立した未知シグナルのやり取りがあることを見出した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

植物の光応答における組織特異性や組織/器官間シグナル伝達に関する知見は限られていたが、本研究を実施することにより、組織や器官ごとの応答が分子レベルでどの程度異なるかが初めて明らかになった。また、避陰応答の空間的制御において、オーキシンやオ新規シグナルが果たす役割が明らかとなり、植物の光応答の空間構造に関する理解が深まった。これらの知見は、光受容体の働きを人為的に調整し植物の性質を改善する上で欠かせない。

研究成果

• [雑誌論文] Chloroplasts Modulate Elongation Responses to Canopy Shade by Retrograde Pathways Involving HY5 and Abscisic Acid (2019)
  • 著者名/発表者名: Ortiz-Alcaide Miriam、Llamas Ernesto、Gomez-Cadenas Aurelio、Nagatani Akira、Martinez-Garcia Jaime F.、Rodriguez-Concepcion Manuel
  • 雑誌名: The Plant Cell 巻: 31 号: 2 ページ: 384-398
  • DOI: 10.1105/tpc.18.00617
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Auxin Contributes to the Intraorgan Regulation of Gene Expression in Response to Shade. (2018)
  • 著者名/発表者名: Kim S, Mochizuki N, Deguchi A, Nagano AJ, Suzuki T, Nagatani A.
  • 雑誌名: Plant Physiology 巻: 177 号: 2 ページ: 847-862
  • DOI: 10.1104/pp.17.01259
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spatial regulation of the gene expression response to shade in Arabidopsis seedlings. (2015)
  • 著者名/発表者名: Nito, K., T. Kajiyama, J. Unten-Kobayashi, A. Fujii, N. Mochizuki, H. Kambara and A. Nagatani
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol 巻: 56(7) 号: 7 ページ: 1306-1319
  • DOI: 10.1093/pcp/pcv057
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Position-specific gene expression analysis using a microgram dissection method combined with on-bead cDNA library construction. (2015)
  • 著者名/発表者名: Kajiyama, T., A. Fujii, K. Arikawa, T. Habu, N. Mochizuki, A. Nagatani and H. Kambara
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol 巻: 56(7) 号: 7 ページ: 1320-1328
  • DOI: 10.1093/pcp/pcv078
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 1)Development and application of a high resolution imaging mass spectroscope for the study of plant tissues (2015)
  • 著者名/発表者名: K.Takahashi, T.Kozuka, A.Anegawa, A.Nagatani, T.Mimura
  • 雑誌名: PLANT AND CELL PHYSIOLOGY 巻: 56 号: 7 ページ: 1329-1338
  • DOI: 10.1093/pcp/pcv083
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Editorial: Emerging technologies for the study of plant environmental sensing. (2015)
  • 著者名/発表者名: Nagatani A, Mimura T
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol 巻: 56(7) 号: 7 ページ: 1249-1251
  • DOI: 10.1093/pcp/pcv095
  • オープンアクセス
• [学会発表] Structural basis for the far-red high irradiance response of phytochrome A (2018)
  • 著者名/発表者名: Akira Nagatani et al.
  • 学会等名: International Symposium on Plant Photobiology (ISPP) 2018 (Matsue, Japan)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Involvement of auxin in intra-organ regulation of gene expression responses to the shade stimulus (2018)
  • 著者名/発表者名: Sujung Kim et al.
  • 学会等名: International Symposium on Plant Photobiology (ISPP) 2018 (Matsue, Japan)
  • 国際学会
• [学会発表] How does a plant utilize different photoreceptors for the shade avoidance response? (2017)
  • 著者名/発表者名: Akira Nagatani
  • 学会等名: Asia and Oceania Conference on Photobiology (AOCP) 2017 (Seoul, Korea)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Non-tissue autonomous regulation of auxin-responsive genes in the shade avoidance response (2017)
  • 著者名/発表者名: Sujung Kim et al.
  • 学会等名: Taiwan-Japan Plant Biology 2017 (Taipei, Taiwan)
  • 国際学会
• [学会発表] Red-light induced local gene expression responses during hook opening (2017)
  • 著者名/発表者名: Isato Ohnishi et al.
  • 学会等名: Kyoto-Bristol-Heidelberg Plant Sciences Worshop, Bristol, UK
• [学会発表] シロイヌナズナの子葉における避陰応答遺伝子のトランスクリプトーム解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: Sujung Kim 他
  • 学会等名: 第58回 日本植物生理学会年会（鹿児島）
• [学会発表] シロイヌナズナの芽生えにおける避陰応答と低温応答の相互作用 (2017)
  • 著者名/発表者名: 櫻井裕子 他
  • 学会等名: 第58回 日本植物生理学会年会（鹿児島）
• [学会発表] The first step to understanding light-responses in natura (2016)
  • 著者名/発表者名: Akira Nagatani; Ryota Otsuki; Yuko Sakurai; Nobuyoshi Mochizuki; Tomomi Suzuki
  • 学会等名: 第57回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 岩手県盛岡市
  • 年月日: 2016-03-18
  • 招待講演
• [学会発表] Spatial control of the shade avoidance response (2016)
  • 著者名/発表者名: Akira Nagatani
  • 学会等名: ICAR 2016, Gyeongju, Korea
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] シロイヌナズナの子葉における避陰応答遺伝子の空間的な発現解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: Sujung Kim et al.
  • 学会等名: 第80回 日本植物学会大会（沖縄）
• [学会発表] Inter-organ and inter-tissue communications in the shade avoidance response (2015)
  • 著者名/発表者名: A. Nagatani
  • 学会等名: Asia and Oceania Conference on Photobiology
  • 発表場所: Taipei, Taiwan
  • 年月日: 2015-11-15
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Spatiotemporal regulation of the shade avoidance response (2015)
  • 著者名/発表者名: A. Nagatani
  • 学会等名: BHK Symposium
  • 発表場所: Bristol, UK
  • 年月日: 2015-11-05
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Spatial control of the shade avoidance response (2015)
  • 著者名/発表者名: A. Nagatani
  • 学会等名: 11th International Congress of Plant Molecular Biology
  • 発表場所: Iguazu Falls, Brazil
  • 年月日: 2015-10-25
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Spatiotemporal regulation of the hypocotyl elongation in response to the shade stimulus (2015)
  • 著者名/発表者名: A. Nagatani
  • 学会等名: International Symposium on Plant Photobiology 2015
  • 発表場所: Austin, USA
  • 年月日: 2015-05-26
  • 国際学会 / 招待講演
• [備考] 京都大学大学院理学研究科植物生理学研究室ホームページ
  • URL: http://physiol2.bot.kyoto-u.ac.jp/HP3/index.html
• [備考] 京都大学大学院理学研究科植物学教室ホームページ
  • URL: http://www.bot.kyoto-u.ac.jp/j/index.html
• [備考] 研究室ホームページ
  • URL: http://physiol2.bot.kyoto-u.ac.jp/HP3/
• [備考] 教室ホームページ
  • URL: http://www.bot.kyoto-u.ac.jp/j/index.html