カルシウムを介する新しいジベレリン信号伝達経路の解析

• 研究課題/領域番号: 15H04392
• 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: 広島大学
• 研究代表者: 高橋 陽介 広島大学, 理学研究科, 教授 (90183855)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円); 2018年度: 6,890千円 (直接経費: 5,300千円、間接経費: 1,590千円); 2017年度: 6,890千円 (直接経費: 5,300千円、間接経費: 1,590千円); 2016年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2015年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: 植物ホルモン / 信号伝達 / 転写制御 / 植物 / 転写調節 / シグナル伝達 / 発現制御 / キナーゼ

研究成果の概要

DELLAタンパク質はジベレリン（GA）信号伝達において中心的な役割を果たす成長抑制因子である。GAはDELLAの分解を介して植物の成長を促進している。GAが細胞内Ca2+濃度を上昇させる事が報告されていたが、GAによるCa2+濃度の上昇とDELLAとの関連は明らかにされていなかった。本研究ではCa2+センサータンパク質と全てのDELLAを欠損したシロイヌナズナ変異体などを用いて、GAによるCa2+濃度の上昇とDELLAの分解は独立している事を明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

ジベレリン（GA）は植物の成長に顕著な促進作用を示すホルモンである。GAがいかにして植物の成長を制御しているのかを解明するためにGAの細胞内信号伝達に関する研究を行った。GA信号伝達において中心的な役割を果たしていると考えられているのが、DELLAタンパク質である。GAにより細胞内Ca2+濃度の上昇が速やかに誘導され、この誘導にはDELLAは関与しない事を明らかにした。本研究で見いだされたDELLAを介さないGA特異的な Ca2+濃度の上昇は未知のGA信号伝達経路の存在を示唆している。

研究成果

• [国際共同研究] カーネギー研究所(米国)
• [雑誌論文] DELLA-dependent and -independent gibberellin signaling (2018)
  • 著者名/発表者名: Ito, T., Okada, K., Fukazawa, J. and Takahashi, Y
  • 雑誌名: Plant Signal Behav. 巻: 13 号: 3 ページ: e1445933-e1445933
  • DOI: 10.1080/15592324.2018.1445933
  • 査読あり
• [雑誌論文] Autophosphorylation of Ser-6 via an intermolecular mechanism is important for the rapid reduction of NtCDPK1 kinase activity for substrate RSG (2018)
  • 著者名/発表者名: Ito Takeshi、Ishida Sarahmi、Takahashi Yohsuke
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: 13 号: 4 ページ: e0196357-e0196357
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0196357
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] New gibberellin signaling pathway via Ca2+ signaling (2018)
  • 著者名/発表者名: Ito, T., Okada, K., Fukazawa, J. and Takahashi, Y.
  • 雑誌名: Atlas of Science 巻: 1
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Autophosphorylation affects substrate-binding affinity of tobacco Ca2+-dependent protein kinase1 (2017)
  • 著者名/発表者名: Ito, T., Ishida, S., Oe, S., Fukazawa, J. and Takahashi, Y.
  • 雑誌名: Plant Physiology 巻: 174 号: 4 ページ: 2457-2468
  • DOI: 10.1104/pp.17.00515
  • 査読あり
• [雑誌論文] DELLA-GAF1 complex is a main component in gibberellin feedback regulation of GA 20-oxidase 2 (2017)
  • 著者名/発表者名: Fukazawa, J., Mori, M., Watanabe, S., Miyamoto, C., Ito, T. and Takahashi, Y.
  • 雑誌名: Plant Physiology 巻: 175 号: 3 ページ: 1395-1406
  • DOI: 10.1104/pp.17.00282
  • 査読あり
• [雑誌論文] Gibberellin induces an increase in cytosolic Ca2+ via a DELLA-independent signaling pathway (2017)
  • 著者名/発表者名: Okada, K., Ito, T., Fukazawa, J. and Takahashi, Y.
  • 雑誌名: Plant Physiology 巻: 175 号: 4 ページ: 1536-1542
  • DOI: 10.1104/pp.17.01433
  • 査読あり
• [雑誌論文] DELLA-GAF1 complex is a main component in gibberellin feedback regulation of GA20ox2 in Arabidopsis (2017)
  • 著者名/発表者名: Fukazawa, J., Mori, M., Watanabe, S., Miyamoto, C., Ito, T. and Takahashi, Y.
  • 雑誌名: Plant Physiol. 巻: 印刷中
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Binding of GID1 to DELLAs Promotes Dissociation of GAF1 from DELLA in GA Dependent Manner (2015)
  • 著者名/発表者名: Fukazawa, J., Ito, T., Yoshida, M., Kamiya, Y., Yamaguchi, S., and Takahashi, Y.
  • 雑誌名: Plant Signaling and Behavior 巻: 10 号: 10 ページ: e1052923-e1052923
  • DOI: 10.1080/15592324.2015.1052923
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] GAF1とその相互作用因子によるジベレリン生合成酵素遺伝子の転写制御 (2019)
  • 著者名/発表者名: 伊藤岳, 勝部隆義, 深澤壽太郎, 高橋陽介
  • 学会等名: 日本植物生理学会第60回大会
• [学会発表] ジベレリンによる花成制御機構の解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 深澤 壽太郎、大橋 由紀、中居 可奈子、高橋 竜平、伊藤 岳、高橋 陽介
  • 学会等名: 日本植物生理学会第60回大会
• [学会発表] DELLA複合体によるABA受容体遺伝子の発現制御 (2018)
  • 著者名/発表者名: 中林誠太郎，伊藤岳，深澤壽太郎，高橋陽介
  • 学会等名: 第75回中国四国植物学会
• [学会発表] DELLA複合体によるABA受容体遺伝子の発現制御 (2018)
  • 著者名/発表者名: 大橋由紀，髙橋竜平，伊藤岳，深澤壽太郎，高橋陽介
  • 学会等名: 第75回中国四国植物学会
• [学会発表] カルシウム依存性タンパク質リン酸化酵素NtCDPK1の自己リン酸化による機能制御 (2018)
  • 著者名/発表者名: 伊藤岳，深澤壽太郎，高橋陽介
  • 学会等名: 第75回中国四国植物学会
• [学会発表] ジベレリン信号伝達に関与するカルシウム依存性タンパク質リン酸化酵素NtCDPK1の自己リン酸化による機能制御の解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 伊藤 岳、石田 さらみ、深澤 壽太郎、高橋 陽介
  • 学会等名: 日本植物学会第82回大会
• [学会発表] ジベレリンによる花成制御機構の解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 深澤 壽太郎、大橋 由紀、中居 可奈子、高橋 竜平、伊藤 岳、高橋 陽介
  • 学会等名: 植物化学調節学会第53大会
• [学会発表] DELLA を介したジベレリンとジャスモン酸のクロトーク制御 (2017)
  • 著者名/発表者名: 森 亮太，藤井麻耶，伊藤 岳，深澤壽太郎，高橋陽介
  • 学会等名: 第74回中国四国植物学会
  • 発表場所: 高知大学
  • 年月日: 2017-05-13
• [学会発表] ジベレリンによるシロイヌナズナの花成制御 (2017)
  • 著者名/発表者名: 大橋由紀，髙橋竜平，伊藤岳，深澤壽太郎，高橋陽介
  • 学会等名: 第74回中国四国植物学会
  • 発表場所: 高知大学
  • 年月日: 2017-05-13
• [学会発表] ジベレリン信号伝達におけるDELLA-GAF1複合体による新たな標的遺伝子の制御 (2017)
  • 著者名/発表者名: 深澤壽太郎、大橋由紀、森亮太、高橋陽介
  • 学会等名: 日本植物生理学会 第58回年会
  • 発表場所: 鹿児島大学
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] Autophosphorylation affects substrate-binding affinity of tobacco Ca2+-dependent protein kinase NtCDPK1 (2017)
  • 著者名/発表者名: Ito, T., Ishida, S., Fukazawa, J., and Takahashi, Y.
  • 学会等名: Plant Biology 2017
  • 国際学会
• [学会発表] DELLA-GAF1 complex regulates gibberellin homeostasis and signaling in Arabidopsis (2017)
  • 著者名/発表者名: Fukazawa, J., Ito, T., Takahashi, Y.
  • 学会等名: 5th International symposium Plant Signaling and Behavior 2017
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Autophosphorylation affects substrate-binding affinity of tobacco Ca2+-dependent protein kinase NtCDPK1 (2017)
  • 著者名/発表者名: Ito, T., Ishida, S., Fukazawa, J., and Takahashi, Y.
  • 学会等名: Taiwan-Japan Plant Biology 2017
  • 国際学会
• [学会発表] DELLA-GAF1 complex is a main component in gibberellin feedback regulation of GA20ox2 in Arabidopsis (2017)
  • 著者名/発表者名: Fukazawa J, Mori M, Ito T, Takahashi Y
  • 学会等名: Taiwan-Japan Plant Biology 2017
  • 国際学会
• [学会発表] GAF1 とその相互作用因子によるジベレリン生合成酵素遺伝転写制御 (2017)
  • 著者名/発表者名: 勝部隆義，伊藤岳，深澤壽太郎，高橋陽介
  • 学会等名: 第74回中国四国植物学会
• [学会発表] DELLA を介したジベレリンとジャスモン酸のクロトーク制御 (2017)
  • 著者名/発表者名: 森亮太，藤井麻耶，伊藤 岳，深澤壽太郎，高橋陽介
  • 学会等名: 第74回中国四国植物学会
• [学会発表] ホメオドメインタンパク質によるジベレリン生合成遺伝子の転写制御機構の解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 中村駿志，深澤壽太郎，高橋陽介
  • 学会等名: 第74回中国四国植物学会
• [学会発表] DELLA-GAF1/IDD2 complex regulates gibberellin homeostasis and signaling (2016)
  • 著者名/発表者名: Fukazawa, J., Ito, T., Takahashi, Y.
  • 学会等名: 22nd International Plant Growth Substances Association Conference
  • 発表場所: Toronto, Canada
  • 年月日: 2016-06-21
  • 国際学会
• [学会発表] DELLA-GAF1複合体によるジベレリン信号伝達の制御機構 (2016)
  • 著者名/発表者名: 深澤壽太郎、高橋竜平、藤井麻弥、高橋陽介
  • 学会等名: 第73回 中国四国植物学会
  • 発表場所: 米子コンベンションセンター(鳥取県・米子市）
  • 年月日: 2016-05-15
• [学会発表] ジベレリンとオーキシンによる茎部の伸長制御機構の解析 第73回中国四国植物学会 (2016)
  • 著者名/発表者名: 伊東裕太, 伊藤岳, 高橋陽介
  • 学会等名: 第73回 中国四国植物学会
  • 発表場所: 米子コンベンションセンター(鳥取県・米子市）
  • 年月日: 2016-05-14
• [学会発表] GAF1複合体によるGA生合成酵素遺伝子の転写抑制機構の解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 勝部隆義, 伊藤岳, 深澤壽太郎, 高橋陽介
  • 学会等名: 第73回 中国四国植物学会
  • 発表場所: 米子コンベンションセンター(鳥取県・米子市）
  • 年月日: 2016-05-14
• [学会発表] カルシウム依存性タンパク質リン酸化酵素NtCDPK1の自己リン酸化による機能制御の解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 伊藤岳, 石田さらみ, 高橋陽介
  • 学会等名: 日本植物生理学会
  • 発表場所: 岩手大学
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] EPR1の新規転写抑制モチーフの機能解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 伊藤岳, 岡村僚太, 佐久間哲史, 山本卓, 高橋陽介
  • 学会等名: 日本分子生物学会
  • 発表場所: 神戸国際会議場
  • 年月日: 2015-12-03
• [学会発表] ジベレリン信号伝達におけるDELLA-GAF1複合体の標的遺伝子の探索 (2015)
  • 著者名/発表者名: 深澤壽太郎、高橋竜平、藤井麻弥、三島由佳、高橋陽介
  • 学会等名: 植物化学調節学会
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2015-10-25
• [図書] 植物生理学概論 (2017)
  • 著者名/発表者名: 桜井英博、柴岡弘郎、高橋陽介、小関良宏、藤田知道
  • 総ページ数: 246
  • 出版者: 培風館
  • ISBN: 9784563078256
• [図書] 植物生理学概論第二版 (2017)
  • 著者名/発表者名: 桜井英博、柴岡弘郎、高橋陽介、小関良宏、藤田知道
  • 出版者: 培風館
• [備考] 伸長生長制御の分子機構
  • URL: http://home.hiroshima-u.ac.jp/ppclab/takahashi.html
• [備考] 伸長成長制御の分子機構
  • URL: http://home.hiroshima-u.ac.jp/ppclab/takahashi.html