イネの窒素情報伝達と代謝に関わる未熟非緑色器官におけるプラスチド機能の解明

• 研究課題/領域番号: 16085201
• 研究種目: 特定領域研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 山谷 知行 東北大学, 大学院農学研究科, 教授 (30144778)
• 研究分担者: 早川 俊彦 東北大学, 大学院・農学研究科, 准教授 (60261492)
• 連携研究者: 早川 俊彦 東北大学, 大学院農学研究科, 准教授 (60261492)
• 研究期間 (年度): 2004 – 2008
• 研究課題ステータス: 完了 (2008年度)
• 配分額: 79,400千円 (直接経費: 79,400千円); 2008年度: 18,800千円 (直接経費: 18,800千円); 2007年度: 20,500千円 (直接経費: 20,500千円); 2006年度: 20,500千円 (直接経費: 20,500千円); 2005年度: 9,800千円 (直接経費: 9,800千円); 2004年度: 9,800千円 (直接経費: 9,800千円)
• キーワード: オルガネラ / 分化 / 環境適応 / 代謝性 / 高次機能 / 植物分子 / イネ / グルタミン情報伝達 / 窒素流 / プラスチド機能 / 高次機能発 / グルタミン合成酵素 / メタボローム / トランスクリプトーム / 窒素転流 / 遺伝子破壊 / QTL解析

研究概要

イネの窒素転流は、成育や生産性に直接関わる。老化器官からの転流と、若い器官での再利用に関わる高次機能に焦点をあて、グルタミン情報伝達系の分子実体の解明と、窒素利用効率向上戦略に関わる高次機能発現の分子基盤を確立した。グルタミン情報受容体候補分子の特性、GS1;1 遺伝子破壊変異体のメタボローム解析、根の伸長を促進するQTL などから、窒素利用におけるイネの高次機能の発現に関する理解が格段に深まった。

研究成果

• [雑誌論文] Cytosolic glutamine synthetase is present in phloem sap from rice (Oryza sativa L.) (2009)
  • 著者名/発表者名: Tanaka, T., Suzui, N., Hayashi, H., Yamaya, T. and Yoneyama, T
  • 雑誌名: Soil Sci. Plant Nutr 55(1) ページ: 102-106
  • NAID: 110007502712
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cytosolic glutamine synthetase is present in phloem sap from rice (Oryza sativa L.) (2009)
  • 著者名/発表者名: Tanaka, et.al.
  • 雑誌名: Soil Science Plant Nutrition 55 ページ: 102-106
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cellular distribution of ACT domain repeat protein 9, a nuclear localizing protein, in rice (Oryza sativa L.) (2008)
  • 著者名/発表者名: Kudo, T., Kawai, A., Yamaya, T. and Hayakawa, T
  • 雑誌名: Physiol. Plant 133(2) ページ: 167-179
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural insight into the reaction mechanism and evolution of cytokinin biosynthesis (2008)
  • 著者名/発表者名: Sugawara, H., Ueda, N., Kojima, M., Makita, N., Yamaya, T. and H. Sakakibara
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 105(7) ページ: 2734-2739
  • NAID: 130006995125
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural insight into the reaction mechanism and evolution of cytokinin biosynthesis (2008)
  • 著者名/発表者名: Sugawara, et.al.
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 105 ページ: 2734-2739
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cellular distribution of ACT domain repeat protein 9, a nuclear localizing protein, in rice (Oryza sativa L.) (2008)
  • 著者名/発表者名: Kudo, et.al.
  • 雑誌名: Physiologia Plantaram 133 ページ: 169-179
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural insight into the reaction mechanism and evolution of cytokinin biosynthesis (2008)
  • 著者名/発表者名: Sugawara, et. al.
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 105 ページ: 2734-2739
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cellular distribution of ACT domain repeat protein 9, a nuclear localizing protein, in rice (Oryza sativa L.) (2008)
  • 著者名/発表者名: Kudo, et. al.
  • 雑誌名: Physiologia Plantaram (In press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Increased Rubisco content in transgenic rice transformed with "sense" rbcS gene (2007)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, Y., Ohkubo, M., Hatakeyama, H., Ohashi, K., Yoshizawa, R., Kojima, S., Hayakawa, T., Yamaya, T., Mae, T. and Makino, A
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol 48(4) ページ: 626-637
  • NAID: 10027001603
  • 査読あり
• [雑誌論文] Assimilation of ammonium-ions and re-utilization of nitrogen in rice (Oryza sativa L.) (2007)
  • 著者名/発表者名: Tabuchi, M., Abiko, T. and Yamaya, T
  • 雑誌名: J. Exp. Bot 58(9) ページ: 2319-2327
  • 査読あり
• [雑誌論文] Assimilation of ammonium-ions and re-utilization of nitrogen in rice (Oryza sativa L.) (2007)
  • 著者名/発表者名: Tabuchi, et. al.
  • 雑誌名: Journal of Experimental Botany 58 ページ: 2319-2327
  • 査読あり
• [雑誌論文] Increased Rubisco content in transgenic rice transformed with "sense" rbcS gene (2007)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, et. al.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiology 48 ページ: 626-637
  • 査読あり
• [雑誌論文] Atomic structure of plant glutamine synthetase : a key enzyme for plant productivity (2006)
  • 著者名/発表者名: Unno, H., Uchida, T., Sugawara, H., Kurisu, G., Sugiyama, T., Yamaya, T., Sakakibara, H., Hase, T. and Kusunoki, M
  • 雑誌名: J. Biol. Chem 281 ページ: 29287-29296
  • 査読あり
• [雑誌論文] ACT-domain repeat protein 7, ACR7, interacts with a chaperon HSP18.0-CII in rice nuclei (2006)
  • 著者名/発表者名: Hayakawa, T., Kudo, T., Ito, T., Takahashi, N. and Yamaya, T
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol 47 ページ: 891-904
  • NAID: 10018185447
  • 査読あり
• [雑誌論文] Epistatic interaction of QTLs controlling leaf bronzing in rice (Oryza sativa L.) grown in a saline paddy field (2006)
  • 著者名/発表者名: Takehisa, H., Ueda, T., Fukuta, Y., Obara, M., Abe, T., Yano, M., Yamaya, T., Kameya, T., Higashitani, A. and Sato, T
  • 雑誌名: Breeding Sci 56(3) ページ: 287-293
  • NAID: 110004789109
  • 査読あり
• [雑誌論文] Gln-49 and Ser-174 residues play critical roles in determining the catalytic efficiencies of plant glutamine synthetase (2006)
  • 著者名/発表者名: Ishiyama, K., Inoue, E., Yamaya, T. and Takahashi, H
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol 47(2) ページ: 299-303
  • NAID: 10017272908
  • 査読あり
• [雑誌論文] Gln-49 and Ser-174 residues play critical roles in determining the catalytic efficiencies of plant glutamine synthetase (2006)
  • 著者名/発表者名: Ishiyama et al.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiology 47(2) ページ: 299-303
• [雑誌論文] Epistatic interaction of QTLs controlling leaf bronzing in rice (Oryza sativa L.) grown in a saline paddy field (2006)
  • 著者名/発表者名: Takehisa et al.
  • 雑誌名: Breeding Sci. 56(3) ページ: 287-293
• [雑誌論文] ACT-domain repeat protein 7, ACR7, interacts with a chaperon HSP18.0-CII in rice nuclei (2006)
  • 著者名/発表者名: Hayakawa et al.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiology 47(7) ページ: 891-904
• [雑誌論文] Atomic structure of plant glutamine synthetase : a key enzyme for plant productivity (2006)
  • 著者名/発表者名: Unno et al.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 281 ページ: 29287-2929
• [雑誌論文] Gln-49 and Ser-174 residues play critical roles in determining the catalytic efficiencies of plant glutamine synthetase (2006)
  • 著者名/発表者名: Ishiyama et al.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiology (印刷中)
• [雑誌論文] Differential distribution of proteins expressed in companion cells in the sieve element-companion cell complex of rice plants (2005)
  • 著者名/発表者名: Fukuta, A., Fujimaki, S., Mori, T., Suzui, N., Ishiyama, K., Hayakawa, T., Yamaya, T., Fujiwara, T., Yoneyama, T. and Hayashi, H
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol 46(11) ページ: 1779-1786
  • NAID: 10016887252
  • 査読あり
• [雑誌論文] Localization of NAD-isocitrate dehydrogenase and glutamate dehydrogenase in rice : Candidate for providing carbon skeletons to NADH-glutamate synthase (2005)
  • 著者名/発表者名: Abiko, T., Obara, M., Ushioda, A., Hayakawa, T., Hodges, M. and Yamaya, T
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol 46 ページ: 1724-1734
  • 査読あり
• [雑誌論文] Severe reduction in growth rate and grain filling of rice mutants lacking OsGS1 ; 1, a cytosolic glutamine synthetase1;1 (2005)
  • 著者名/発表者名: Tabuchi, M., Sugiyama, K., Ishiyama, K., Inoue, E., Sato, T., Takahashi, H. and Yamaya, T
  • 雑誌名: Plant J 42(5) ページ: 641-651
  • 査読あり
• [雑誌論文] Severe reduction in growth rate and grain filling of rice mutants lacking OsGS1;1, a cytosolic glutamine synthetase 1;1 (2005)
  • 著者名/発表者名: Tabuchi et al.
  • 雑誌名: Plant Journal 42(5) ページ: 641-651
• [雑誌論文] Localization of NAD-isocitrate dehydrogenase and glutamate dehydrogenase in rice : Candidate for providing carbon skeletons to NADH-glutamate synthase (2005)
  • 著者名/発表者名: Abiko et al.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiology 46(10) ページ: 1724-1734
• [雑誌論文] Differential distribution of proteins expressed in companion cells in the sieve element-companion cell complex of rice plants (2005)
  • 著者名/発表者名: Fukuta et al.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiology 46(11) ページ: 1779-1786
• [雑誌論文] Sever reduction in growth rate and grain filling of rice mutants lacking OsGS1;1, a cytosolic glutamine synthetase 1;1 gene (2005)
  • 著者名/発表者名: Tabuchi.M.et al.
  • 雑誌名: Plant Journal (in press)
• [雑誌論文] Biochemical backgrounds of compartmentalized functions of cytosolic glutamine synthetase for active ammonium assimilation in rice roots (2004)
  • 著者名/発表者名: Ishiyama, K., Inoue, E., Tabuchi, M., Yamaya, T. and Takahashi, H
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol 45 (11) ページ: 1640-1647
  • NAID: 10014020704
  • 査読あり
• [雑誌論文] Interaction of acetylglutamate kinase with a PII-like protein in rice (2004)
  • 著者名/発表者名: Sugiyama, K., Hayakawa, T., Kudo, T. Ito, T. and Yamaya, T
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol 45 ページ: 1768-1778
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identification and characterization of QTL on chromosome 2 for cytosolic glutamine synthetase content and panicle number in rice (Oryza sativa L.) (2004)
  • 著者名/発表者名: Obara, M., Sato, T., Sasaki, S., Kashiba, K., Nakamura, I., Ebitani, T., Yano, M. and Yamaya, T
  • 雑誌名: Theoretical Applied Genetics 110 ページ: 1-11
  • 査読あり
• [雑誌論文] Kinetic properties and ammonium-dependent regulation of cytosolic isoenzymes of glutamine synthetases in Arabidopsis (2004)
  • 著者名/発表者名: Ishiyama, K., Inoue, E., Watanabe-Takahashi, A., Obara, M., Yamaya, T. and Takahashi, H
  • 雑誌名: J. Biol. Chem 279 ページ: 16598-16605
  • 査読あり
• [雑誌論文] Interaction of acetylglutamate kinase with a PII-like protein in rice (2004)
  • 著者名/発表者名: Sugiyama, K. et al.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiology 45 ページ: 1768-1778
• [雑誌論文] Identification and characterization of QTL on chromosome 2 for cytosolic glutamine synthetase content and panicle number in rice (Oryza sativa L.) (2004)
  • 著者名/発表者名: Obara M. et al.
  • 雑誌名: Theoretical Applied Genetics 110 ページ: 1-11
• [学会発表] イネのアンモニウムイオン欠乏に対する応答機構 (2009)
  • 著者名/発表者名: 山谷知行
  • 学会等名: 植物ストレス科学研究ネットワーク発足シンポジウム, 「ストレスと戦う植物の戦略と次世代作物の作出」
  • 発表場所: 倉敷市芸文館アイシアター
• [学会発表] Genetic and physiological approach of nitrogen utilization toward improving environmental adaptation of rice (2008)
  • 著者名/発表者名: Obara, M. and Yamaya, T
  • 学会等名: Workshop on Development of Environmentally-friendly Water-saving Technologies for Rice
  • 発表場所: JIRCAS Conference Room, Tsukuba
  • 年月日: 2008-06-18
• [学会発表] Molecular mechanisms for plant biomass production - rice as a model plant (2008)
  • 著者名/発表者名: Yamaya, T
  • 学会等名: UCR Tech Horizon 2008 Conference
  • 発表場所: UC Riverside, CA, USA
• [学会発表] Molecular mechanisms for plant biomass production-rice as a model plant (2008)
  • 著者名/発表者名: Yamaya, T
  • 学会等名: UCR Tech Horizon 2008 Conference (invited)
  • 発表場所: UC Riverside, CA, USA
• [学会発表] Assimilation of ammonium ions and re-utilization of nitrogen in rice (2007)
  • 著者名/発表者名: Yamaya, T
  • 学会等名: Nitrogen2007-An International Symposium on the Nitrogen Nutrition of Plants
  • 発表場所: Lancaster University, UK
• [学会発表] Identification and characterization of quantitative trait loci in nitrogen utilization of rice (2006)
  • 著者名/発表者名: Obara, M., Tamura, W., Ono, H., Ebitani, T., Yano, M., Sato, T. and Yamaya, T
  • 学会等名: The 100th Anniversary of Tohoku University International Symposium : Frontiers in Rice Science - from Gene to Field-
  • 発表場所: Sendai International Center, Sendai
• [学会発表] Mechanism of nitrogen remobilization in rice (2006)
  • 著者名/発表者名: Tabuchi, M., Hayakawa, T. and Yamaya, T
  • 学会等名: The 100th Anniversary of Tohoku University International Symposium : Frontiers in Rice Science - from Gene to Field-
  • 発表場所: Sendai International Center, Sendai
• [学会発表] Nitrogen utilization in rice : molecular, physiological and genetic analyses (2006)
  • 著者名/発表者名: Yamaya, T
  • 学会等名: Sino-Japanese Workshop on Plant Nutrition
  • 発表場所: Yunnan Agricultural University, Kunming, China
• [学会発表] Comprehensive Approaches for Understanding Mechanisms of Nitrogen Utilization in Rice (2006)
  • 著者名/発表者名: Yamaya, T., Tabuchi, M. and Obara, M
  • 学会等名: The 53rd NIBB Conference : Dynamic Organelles in Plants
  • 発表場所: NIBB, Okazaki
• [学会発表] イネの窒素の栄養生理と生産性の分子的基盤 (2005)
  • 著者名/発表者名: 早川俊彦、山谷知行
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会2005年度島根大会シンポジウム
  • 発表場所: 島根大学
  • 年月日: 2005-09-08
• [学会発表] Nitrogen utilization in rice : From the aspect of molecular biology and molecular genetics (2005)
  • 著者名/発表者名: Yamaya, T
  • 学会等名: Invited Seminar at Crop Performance and Improvement Division, Rothamsted Research
  • 発表場所: Harpenden, UK
  • 年月日: 2005-06-01
• [学会発表] Mechanisms of nitrogen utilization and genetic approaches for improvement of rice yield (2005)
  • 著者名/発表者名: Yamaya, T., Obara, M., Tabuchi, M. and Sato, T
  • 学会等名: The Symposium on Molecular and Cellular Biology of Plant Storage Function - from Gene to Food
  • 発表場所: Nagoya Univ
• [学会発表] Glutamine sensor and signaling in rice (2005)
  • 著者名/発表者名: Hayakawa, T., Sugiyama, K. and Yamaya, T
  • 学会等名: Xth France-Japan Workshop on Plant Sciences : Cellular signaling and development
  • 発表場所: Toulouse, France
• [学会発表] Characteristics of rice mutants lacking OsGS1;1, a cytosolic glutamine synthetase1;1 gene (2005)
  • 著者名/発表者名: Tabuchi, M. and Yamaya, T
  • 学会等名: 6th International Workshop on Plant Sulfur Metabolosm : physiological, molecular biochemical, ecological, environmental, agricultural, nutritional, nutra-pharmaceutical aspects
  • 発表場所: Kazusa Akademia Center, Kisarazu, Japan
• [学会発表] イネにおける窒素利用機構と生産性向上, 岩手大学21世紀COEプロジェクト「熱-生命システム相関学拠点創成」 (2004)
  • 著者名/発表者名: 山谷知行
  • 学会等名: 第1回シンポジウム特別講演
  • 発表場所: 岩手大学
  • 年月日: 2004-11-04
• [学会発表] Molecular mechanisms for nitrogen recycling in rice (2004)
  • 著者名/発表者名: Yamaya, T
  • 学会等名: INRA-Seminar
  • 発表場所: INRA, Versailles, France
  • 年月日: 2004-01-13
• [学会発表] イネにおける窒素代謝のメカニズム (2004)
  • 著者名/発表者名: 山谷知行
  • 学会等名: 日本育種学会シンポジウム「植物栄養特性の育種への利用-窒素栄養と遺伝・育種学」
  • 発表場所: 三重大学
• [学会発表] イネの窒素利用と穂数を決定している遺伝子座の解析 (2004)
  • 著者名/発表者名: 小原実広、佐藤雅志、矢野昌裕、山谷知行
  • 学会等名: 日本植物学会第68回大会シンポジウム「植物種子における炭素/窒素代謝ネットワークの制御」
  • 発表場所: 日大湘南キャンパス
• [学会発表] Chromosome-substituted lines confirmed QTL on chromosome 2 for GS1 protein content and tiller number in rice (2004)
  • 著者名/発表者名: Yamaya, T., Obara, M., Yano, M., Sato, T
  • 学会等名: The 7th International Symposium on Inorganic Nitrogen Assimilation in Plants : from the genome to the agro-ecosystem
  • 発表場所: Wageningen, The Netherlands
• [図書] Nitrogen Assimilation in Plants, (Ammonia absorption and assimilation in plants) (2009)
  • 著者名/発表者名: Kojima, K., von Wiren, N. and Yamaya, T
  • 出版者: Research Signpost, India(in press)
• [図書] 植物栄養学 第2版, (細胞内アンモニア代謝、アンモニアトランスポーター), (間藤徹、馬建鋒、藤原徹 編) (2009)
  • 著者名/発表者名: 山谷知行
  • 出版者: 文永堂出版 (印刷中)
• [図書] 植物の百科事典, (物質代謝) (2009)
  • 著者名/発表者名: 山谷知行
  • 出版者: 朝倉書店
• [図書] 植物の百科事典, (窒素代謝) (2009)
  • 著者名/発表者名: 山谷知行
  • 総ページ数: 16
  • 出版者: 朝倉書店
• [図書] 植物栄養学第2版 (2009)
  • 著者名/発表者名: 山谷知行
  • 出版者: 文永堂出版(印刷中)
• [図書] 2006年度秋田大会記念誌, (水稲の窒素利用に関する分子生物学的アプローチ。東北の農業と土壌肥料), (日本土壌肥料学会東北支部編) (2006)
  • 著者名/発表者名: 山谷知行
• [図書] イネの生産性・品質と栄養生理, (イネの窒素の栄養生理と生産性の分子的基盤), (日本土壌肥料学会編) (2006)
  • 著者名/発表者名: 早川俊彦、山谷知行
  • 出版者: 博友社
• [図書] Focus on Plant Molecular Biology-2 : Biotechnological Approaches to Improve Nitrogen Use Efficiency in Plants, (Glutamate syntase, ammonia assimilation and plant productivity), (Eds. By Singh, R.P. and Jaiwal, P.K.) (2006)
  • 著者名/発表者名: Srivastava, H.S., Shankar, N., Yamaya, T. and Singh, R.P
  • 出版者: Studium Press, LLC, Houston, Texas, U.S.A
• [図書] イネの生産性・品質と栄養生理 (2006)
  • 著者名/発表者名: 早川俊彦, 山谷知行
  • 総ページ数: 168
  • 出版者: 博友社
• [図書] Focus on Plant Molecular Biology-2 : Biotechnological Approaches to Improve Nitrogen Use Efficiency in Plants (Eds.by Singh, R.P.and Jaiwal, P.K.) (2006)
  • 著者名/発表者名: Srivastava et al.
  • 総ページ数: 372
  • 出版者: Studium Press, LLC, Houston, Texas, USA
• [図書] Nitrogen Acquisition and Assimilation in Higher Plants, (Metabolic Regulation of Ammonium Uptake and Assimilation), Plant Ecophysiology Series, (Eds. By Stulen, I. and Amancio, S) (2004)
  • 著者名/発表者名: Yamaya, T. and Oaks, A
  • 出版者: Kluwer Academic Publisher, The Netherlands
• [図書] 植物ゲノム科学事典, (駒嶺穆, ら編)
  • 著者名/発表者名: 山谷知行
  • 出版者: 朝倉書店
• [備考]
  • URL: http://www.agri.tohoku.ac.jp/cellbio/index-j.htm
• [備考]
  • URL: http://www.agri.tohoku.acjp/cellbio/index-j.htm
• [備考]
  • URL: http://www.agri.tohoku.ac.jp/cellbio/index-j.htm