トウモロコシ幼葉鞘の先端特異的な青色光受容とIAA合成・輸送制御機構の解明

• 研究課題/領域番号: 15K07111
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 植物分子・生理科学
• 研究機関: 首都大学東京
• 研究代表者: 小柴 共一 首都大学東京, 理学研究科, 客員教授 (80117704)
• 連携研究者: 岡本 龍史 ; 陽川 憲
• 研究協力者: 鈴木 洋弥 ; BALUSKA Frantisek
• 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: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2017年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2016年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2015年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
• キーワード: 植物生理学 / 植物ホルモン / 植物環境応答 / 幼葉鞘の光屈曲 / 根の光・重量応答 / 根系分化・成長 / 根の光・重力応答

研究成果の概要

本研究の遂行により、（１）青色光受容に働く特異的細胞は、IAA合成細胞と同じ幼葉鞘先端の表皮細胞であること、（２）根の光依存重力屈性には根冠のスタトリスの細胞内にあるデンプン粒の重力による細胞内移動が根の屈性に必須であり、この移動に光の照射が必要であること（３）Zmphot1の弱青色光によるSer291およびSer376のリン酸化がMS解析によって明らかになり一次正光屈性へのこれらのリン酸化が必須であること、（４）JA誘導性のイネの根のJA誘導性RSOsPR10遺伝子の発現誘導への複数の植物ホルモンによる制御機構について新たな知見が得られた。以上の結果の大部分は国際的な論文に発表した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

植物の光屈性の分子レベルの機構に関して新たな知見を得ることができた。一部は、まだ論文投稿中の内容があるが、当初の目標を十分に達成した。今後の世界的な研究の進展に大きく貢献するものである。

研究成果

• [国際共同研究] IZMB/University of Bonn(Germany)
• [国際共同研究] IZMB/University of Bonn(Germany)
• [国際共同研究] University of Bonn(Germany)
• [雑誌論文] Expression of RSOsPR10 in rice roots is antagonistically regulated by jasmonate/ethylene and salicylic acid via the activator OsERF87 and the repressor OsWRKY76, respectively (2018)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto, T., Yoshida, Y., Nakajima, K., Tominaga, M., Gyohda, A., Suzuki, H., Okamoto, T., Nishimura, T., Yokotani, N., Minami, E., Nishizawa, Y., Miyamoto, K., Yamane, H., Okada, K., Koshib, T.
  • 雑誌名: Plant Direct 巻: 2 号: 3 ページ: 1-17
  • DOI: 10.1002/pld3.49
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] AtSWEET13 and AtSWEET14 regulate gibberellin-mediated physiological processes (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Kanno, T. Oikawa, Y. Chiba, Y. Ishimaru, T. Shimizu, N. Sano, T. Koshiba, Y. Kamiya, M. Ueda, M. Seo
  • 雑誌名: Nature Commun. 巻: 7 号: 1 ページ: 1-11
  • DOI: 10.1038/ncomms13245
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Overexpression of RSOsPR10, a root-specific rice PR10 gene, confers tolerance against drought stress in rice and drought and salt stresses in bentgrass. (2016)
  • 著者名/発表者名: Takeuchi, K., Hasegawa, H., Gyohda, A., Komatsu, S., Okamoto, T., Okada, K., Terakawa, T., Koshiba, T.
  • 雑誌名: Plant Cell Tissue Organ Cult. 巻: 127 号: 1 ページ: 35-46
  • DOI: 10.1007/s11240-016-1027-0
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Root cap-dependent gravitropic U-turn of maize root requires light-induced de novo auxin biosynthesis via YUC-pathway in root apex (2016)
  • 著者名/発表者名: Suzuki H, Yokawa K, Nakano S, Yoshida Y, Fabrissin I, Okamoto T, Baluska F, Koshiba T
  • 雑誌名: Journal of Experimental Botany 巻: 67 号: 15 ページ: 4581-4591
  • DOI: 10.1093/jxb/erw232
  • 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] Effects of anti-auxins on secondary aerenchyma formation in flooded soybean hypocotyls (2016)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Shimamura, Takeshi Nishimura, Tomokazu Koshiba, Ryo Yamamoto, Susumu Hiraga, Takuji Nakamura, Setsuko Komatsu
  • 雑誌名: Plant Production Science 巻: 19 号: 1 ページ: 154-160
  • DOI: 10.1080/1343943x.2015.1128101
  • 査読あり
• [雑誌論文] Live single cell plant hormone analysis by video-mass spectrometry. (2015)
  • 著者名/発表者名: Shimizu, T., S. Miyakawa, T. Esaki, H. Mizuno, T. Masujima, T. Koshiba and M. Seo.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. 巻: 56 号: 7 ページ: 1-6
  • DOI: 10.1093/pcp/pcv042
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Identification of Arabidopsis thaliana NRT1/PTR FAMILY (NPF) proteins capable of transporting plant hormones. (2015)
  • 著者名/発表者名: Chiba, Y., Shimizu, T., Miyakawa, S., Kanno, Y., Koshiba, T., Kamiya, Y., Seo, M.
  • 雑誌名: J Plant Res 巻: 128 号: 4 ページ: 679-686
  • DOI: 10.1007/s10265-015-0710-2
  • 査読あり
• [学会発表] Zmphot1 functions according to the extent of its fluence-dependent phosphorylation (2018)
  • 著者名/発表者名: Suzuki , H., Koshiba, T., Fujita, C., Yamauchi, Y., Kimura, T., Isobe, T., Sakai, T., Taoka, M., Okamoto, T.
  • 学会等名: 第59回日本植物生理学会年会
• [学会発表] Identification of Arabidopsis SWEET proteins capable of transporting gibberellins (2018)
  • 著者名/発表者名: Kanno, Y., Oikawa, T., Chiba, Y., Ishimaru, Y., Shimizu, T., Sano, N., Koshiba, T., Kamiya, K., Seo, M.
  • 学会等名: 第59回日本植物生理学会年会
• [学会発表] Analysis of fluense-dependent phosphorylation of Zmphot1 in phototropism of maize coleoptiles. (2017)
  • 著者名/発表者名: Suzuki H., Fujita C., Kimura T., Sakai T., Isobe T., Taoka M., Okamoto T., Koshiba T.
  • 学会等名: 第58回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 鹿児島大学 鹿児島県
  • 年月日: 2017-03-16
• [学会発表] Current situation of quantitative single cell plant hormone analysis by mass spectrometry. (2017)
  • 著者名/発表者名: Shimizu T., Masujima, T., Koshiba, T., Seo, M.
  • 学会等名: 第58回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 鹿児島大学 鹿児島県
  • 年月日: 2017-03-16
• [学会発表] トウモロコシ幼根の重力屈性には光照射によるIAAの新規合成が必要である (2016)
  • 著者名/発表者名: 陽川憲、鈴木洋弥、中野紗佑里、吉田侑里子、岡本龍史、Baluska Frantisek、小柴共一
  • 学会等名: 第57回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 岩手大学 岩手県
  • 年月日: 2016-03-18
• [学会発表] トウモロコシ幼葉鞘におけるZmphot1のリン酸化状態への青色光の影響 (2016)
  • 著者名/発表者名: 鈴木洋弥、礒辺俊明、藤田千春、田岡万悟、岡本龍史、小柴共一
  • 学会等名: 第57回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 岩手大学 岩手県
  • 年月日: 2016-03-18
• [学会発表] Overexpression of RSOsPR10 improves drought torelance in rice and drought and salt torelance in bentgrass. (2015)
  • 著者名/発表者名: Koshiba T.
  • 学会等名: 7th International Symposium on Frontiers in Agricultural Proteome Research,and 2nd AOAPO conference in Korea,2015
  • 発表場所: Goesan-gun,Chungcheongbuk-do,Korea
  • 年月日: 2015-09-23
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Subcellular localization and interaction of Zmphot1 and ZmNPH3-like proteins. (2015)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, H., Kanegae, T., Okamoto, T., Koshiba
  • 学会等名: International Conference on Arabidopsis Research
  • 発表場所: Paris, France
  • 年月日: 2015-07-05
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Identification of plant hormone transporters by a new approach. (2015)
  • 著者名/発表者名: Kanno,Y., Shimizu,T., Chiba,Y., Miyakawa,S., Sano,N., Koshiba,T., Kamiya,Y., Seo,M.
  • 学会等名: International Conference on Arabidopsis Research
  • 発表場所: Paris, France
  • 年月日: 2015-07-05
  • 国際学会
• [学会発表] Overexpression of root specific rice [rsosPR10]confers tolerance against drought and salt in race and grass plants (2015)
  • 著者名/発表者名: Gyoda A,Hasegawa H,Komatsu S,Okamoto T,Okada K,Terakawa T,Koshiba T
  • 学会等名: International Symposium on Plant Signaling and Behavior
  • 発表場所: Paris, France
  • 年月日: 2015-06-29
  • 国際学会
• [学会発表] Light and root cap-dependent gravitropism of maize root requires auxin biosynthesis. (2015)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, H., Yokawa K., Okamoto T., Baluška, F., Koshiba, T.
  • 学会等名: International Symposium on Plant Signaling and Behavior
  • 発表場所: Paris, France
  • 年月日: 2015-06-29
  • 国際学会