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植物の恒温性を支配する負の活性化エネルギーに関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 16H05064
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 応用分子細胞生物学
研究機関岩手大学

研究代表者

伊藤 菊一  岩手大学, 農学部, 教授 (50232434)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
16,640千円 (直接経費: 12,800千円、間接経費: 3,840千円)
2018年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2017年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2016年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワード発熱植物 / 呼吸調節 / ザゼンソウ / 活性化エネルギー / 温度 / 恒温性 / メタボローム解析 / トランスクリプトーム解析 / レドックス制御 / 恒温植物 / 修正アレニウスモデル / 化学平衡 / 温度変化
研究成果の概要

恒温性を有する哺乳動物における体温調節は交感神経系を介して行われていることが知られているが、神経系を有さない恒温性を有する植物がいかなる原理に基づいてその体温を制御しているかという問題は未解明のまま残されていた。本研究においては、恒温性を有するザゼンソウの熱産生器官における呼吸調節に関わる活性化エネルギーに着目し、ザゼンソウの恒温性が温度に依存した化学平衡の平衡点の移動により達成されていることを明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

一般に植物は積極的な熱産生機構を持たず、その体温は外気温と共に変動するものと考えられているが、興味深いことに、我が国の寒冷地に自生し、早春に花を咲かせるザゼンソウは肉穂花序と呼ばれる花器が特異的に発熱し、その体温を23℃程度に維持できる恒温性を有している。本研究においては、ザゼンソウの体温制御が肉穂花序における代謝反応に関わる化学平衡の平衡点が温度により変動していることを世界ではじめて明らかにすることができた。本研究成果は、生物の表現型が化学平衡の平衡点の変化によって説明できることを意味しており、植物のみなならず、哺乳動物の恒温性の理解にも影響を与えるものである。

報告書

(4件)
  • 2019 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (26件)

すべて 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (5件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 3件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 5件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 4件、 招待講演 2件)

  • [国際共同研究] University of Adelaide(オーストラリア)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Crete(ギリシャ)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Sassex(英国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Adelaide(オーストラリア)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Adelaide(オーストラリア)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] Thioredoxin o-mediated reduction of mitochondrial alternative oxidase in the thermogenic skunk cabbage Symplocarpus renifolius2018

    • 著者名/発表者名
      Umekawa Yui、Ito Kikukatsu
    • 雑誌名

      The Journal of Biochemistry

      巻: 165 号: 1 ページ: 57-65

    • DOI

      10.1093/jb/mvy082

    • NAID

      40021789431

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Data analytic study of the homothermal maintenance mechanism of <i>Skunk Cabbage</i>: Capturing pre-equilibrium characteristics using extended poisson model2018

    • 著者名/発表者名
      Kawasaki Shuji、Ito Kikukatsu
    • 雑誌名

      Biophysics and Physicobiology

      巻: 15 号: 0 ページ: 235-250

    • DOI

      10.2142/biophysico.15.0_235

    • NAID

      130007506150

    • ISSN
      2189-4779
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Exogenous induction of thermogenesis in Arum concinnatum by salicylic acid2018

    • 著者名/発表者名
      Laina Danae、Oikonomou Ioanna、Koutroumpa Konstantina、Bariotakis Michael、Kotzabasis Kiriakos、Ito Kikukatsu、Seymour Roger S.、Pirintsos Stergios A.
    • 雑誌名

      Functional Plant Biology

      巻: 45 号: 12 ページ: 1195-1195

    • DOI

      10.1071/fp17247

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Respiration of thermogenic inflorescences of skunk cabbage Symplocarpus renifolius in heliox2018

    • 著者名/発表者名
      R.S. Seymour, K. Ito, Y. Umekawa
    • 雑誌名

      Plant Cell Environ.

      巻: 41 号: 2 ページ: 367-373

    • DOI

      10.1111/pce.13097

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] ザゼンソウの恒温性を支配する負の活性化エネルギー2017

    • 著者名/発表者名
      梅川 結,伊藤 菊一
    • 雑誌名

      化学と生物

      巻: 55 号: 8 ページ: 520-522

    • DOI

      10.1271/kagakutoseibutsu.55.520

    • NAID

      130007399716

    • ISSN
      0453-073X, 1883-6852
    • 年月日
      2017-07-20
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] The biochemical basis for thermoregulation in heat-producing flowers.2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Umekawa, R.S. Seymour & K. Ito
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 6 号: 1 ページ: 24830-24830

    • DOI

      10.1038/srep24830

    • NAID

      120007179837

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 発熱植物ザゼンソウの肉穂花序におけるトランスクリプトーム解析2018

    • 著者名/発表者名
      谷本 悠,梅川 結,伊藤 菊一
    • 学会等名
      日本生化学会東北支部 第84回例会・シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] ザゼンソウの熱産生組織における遺伝子発現プロファイリング2018

    • 著者名/発表者名
      谷本 悠,梅川 結,伊藤 菊一
    • 学会等名
      第41回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] ザゼンソウの熱産生組織で発現する複数のチオレドキシンレダクターゼ遺伝子2018

    • 著者名/発表者名
      樋口 リサ,梅川 結,伊藤 菊一
    • 学会等名
      第41回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] ザゼンソウ発熱組織をターゲットとしたメタボローム解析2018

    • 著者名/発表者名
      梅川 結,高橋 秀行,伊藤 菊一
    • 学会等名
      日本生化学会東北支部 第84回例会・シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Negative activation energies in homeothermic control in thermogenic plants.2018

    • 著者名/発表者名
      Kikukatsu Ito & Yui Umekawa
    • 学会等名
      Cell Symposia: Multifaced Mitochondria
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 発熱植物の恒温性メカニズムに関する研究2018

    • 著者名/発表者名
      梅川 結、伊藤 菊一
    • 学会等名
      先進ゲノム支援研究発表会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Modified Arrhenius model reveals the biochemical basis for thermoregulation of skunk cabbage.2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Umekawa & K. Ito
    • 学会等名
      The Start of New Genomics
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 発熱植物ザゼンソウの熱産生に関わるミトコンドリア型チオレドキシンの同定2017

    • 著者名/発表者名
      梅川 結、伊藤 菊一
    • 学会等名
      日本農芸化学会東北支部大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 恒温植物ザゼンソウの温度応答性呼吸調節メカニズムに関する研究2017

    • 著者名/発表者名
      梅川 結、伊藤 菊一
    • 学会等名
      2017年度生命科学系学会合同年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Modified Arrhenius model reveals the biochemical basis for thermoregulation of skunk cabbage2017

    • 著者名/発表者名
      梅川 結、伊藤 菊一
    • 学会等名
      The Start of New Genomics
    • 発表場所
      東京大学(東京都文京区)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 発熱植物ザゼンソウの不思議:植物の体温調節のしくみに学ぶ2017

    • 著者名/発表者名
      伊藤 菊一
    • 学会等名
      平成28年度 岩手大学生産技術研究センター シンポジウム
    • 発表場所
      ホテルグランシェール花巻(岩手県花巻市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ザゼンソウの恒温性メカニズムにおけるAOXの酸化還元制御に関する研究2016

    • 著者名/発表者名
      梅川 結、伊藤 菊一
    • 学会等名
      第39回日本分子生物学会年会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2016-11-30
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] The homeothermic control based on pre-equilibrium reaction in thermogenic skunk cabbage.2016

    • 著者名/発表者名
      Yui Umekawa, Kikukatsu Ito
    • 学会等名
      Biochemistry 2016
    • 発表場所
      クアラルンプール(マレーシア)
    • 年月日
      2016-10-10
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 植物の恒温性メカニズムを支配する負の活性化エネルギーに関する研究2016

    • 著者名/発表者名
      梅川 結、ロジャー セイモア、伊藤 菊一
    • 学会等名
      第89回日本生化学会大会
    • 発表場所
      仙台国際センター・東北大学 川内北キャンパス(宮城県仙台市)
    • 年月日
      2016-09-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 植物の恒温性メカニズムを解き明かす2016

    • 著者名/発表者名
      伊藤 菊一
    • 学会等名
      第24回山形分子生物学セミナー
    • 発表場所
      山形大学(山形県鶴岡市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2021-02-19  

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