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水分屈性初期応答の分子機構―水分勾配刺激が生物学的情報へ変換される場と仕組み

研究課題

研究課題/領域番号 17K07433
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
研究機関山形大学

研究代表者

宮沢 豊  山形大学, 理学部, 教授 (00342858)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2019年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2018年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2017年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワード水分屈性 / 環境応答 / 水分勾配刺激 / 植物 / シグナル伝達
研究成果の概要

本研究では,シロイヌナズナを用いた分子遺伝学的手法に加え,キュウリを用いて,水分勾配情報がどこで,どのように生物学的情報(遺伝子発現,植物ホルモン応答)に変換されるかを解析した。その結果,シロイヌナズナにおいては,根の伸長域の皮層細胞で水分勾配情報がアブシシン酸応答や水分屈性制御遺伝子(MIZ1,MIZ2)の機能といった生物学的情報へ変換されることが明らかになった。一方,キュウリでも水分勾配情報の生物学的情報への変換が根の伸長域で起こることが明らかになった一方,水分勾配情報の変換先はアブシシン酸応答ではなく,オーキシン輸送体の局在変化によるオーキシン動態の変化であることが明らかになった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

根の水分屈性は土壌中の水分勾配に応答して根が屈曲する現象で,植物の生存と生産に必須の機能である。本研究では,土壌中の水分勾配情報が根のどこでどのように生物学的情報へ変換されるかを研究し,根の皮層細胞において水分勾配という化学的情報が植物ホルモン応答や遺伝子発現といった生物学的情報へ変換されることを明らかにした。また,その情報変換機構には植物種間で異同があることも明らかにした。この成果を活用することで,温暖化により地球規模で拡大する乾燥地における効率的な作物育成などに応用できる可能性がある。さらに,植物根が持つ鋭敏な水分センサーの同定にもつながる可能性がある。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 1件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 1件)

  • [国際共同研究] University of Nottingham(英国)

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Molecular mechanisms mediating root hydrotropism: what we have observed since the rediscovery of hydrotropism2020

    • 著者名/発表者名
      Miyazawa Y, Takahashi H
    • 雑誌名

      Journal of Plant Research

      巻: 133 号: 1 ページ: 3-14

    • DOI

      10.1007/s10265-019-01153-3

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Circumnutational movement in rice coleoptiles involves the gravitropic response: analysis of an agravitropic mutant and space-grown seedlings2019

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi Akie、Kim Hye-Jeong、Tomita Yuta、Miyazawa Yutaka、Fujii Nobuharu、Yano Sachiko、Yamazaki Chiaki、Kamada Motoshi、Kasahara Haruo、Miyabayashi Sachiko、Shimazu Toru、Fusejima Yasuo、Takahashi Hideyuki
    • 雑誌名

      Physiologia Plantarum

      巻: 165 号: 3 ページ: 464-475

    • DOI

      10.1111/ppl.12824

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Root-tip-mediated inhibition of hydrotropism is accompanied with the suppression of asymmetric expression of auxin-inducible genes in response to moisture gradients in cucumber roots2018

    • 著者名/発表者名
      Fujii N, Miyabayashi S, Sugita T, Kobayashi A, Yamazaki C, Miyazawa Y, Kamada M, Kasahara H, Osada I, Shimazu T, Fusejima Y, Higashibata A, Yamazaki T, Ishioka N, Takahashi H
    • 雑誌名

      PLOS ONE

      巻: 13 号: 1 ページ: 1-25

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0189827

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Gravitropism interferes with hydrotropism via counteracting auxin dynamics in cucumber roots: clinorotation and spaceflight experiments2017

    • 著者名/発表者名
      Morohashi K, Okamoto M, Yamazaki C, Fujii N, Miyazawa Y, Kamada M, Kasahara H, Osada I, Shimazu T, Fusejima Y, Higashibata A, Yamazaki T, Ishioka N, Kobayashi A, Takahashi H
    • 雑誌名

      New Phytologist

      巻: 215 号: 4 ページ: 1476-1489

    • DOI

      10.1111/nph.14689

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Auxin transport and response requirements for root hydrotropism differ between plant species2017

    • 著者名/発表者名
      Nakajima Y, Nara Y, Kobayashi A, Sugita T, Miyazawa Y, Fujii N, Takahashi H
    • 雑誌名

      Journal of Experimental Botany

      巻: 68 号: 13 ページ: 3441-3456

    • DOI

      10.1093/jxb/erx193

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Root hydrotropism is controlled via a cortex-specific growth mechanism2017

    • 著者名/発表者名
      Dietrich D, Pang L, Kobayashi A, Fozard JA, Boudolf V, Bhosale R, Antoni R, Nguyen T, Hiratsuka S, Fujii N, Miyazawa Y, ---(省略)---Takahashi H, Bennett MJ(計32名)
    • 雑誌名

      Nature Plants

      巻: 3 号: 6 ページ: 17057-17057

    • DOI

      10.1038/nplants.2017.57

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] MIZ2/GNOMは根の皮層細胞において水分屈性発現特異的に生じるMIZ1の細胞内局在変化に必要である2019

    • 著者名/発表者名
      久家徳之,渥美友夏,髙橋秀幸,宮沢 豊
    • 学会等名
      日本植物学会第83回大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] シロイヌナズナ水分屈性制御分子MIZ2が機能する組織の特定2019

    • 著者名/発表者名
      渥美友夏,高橋秀幸,宮沢 豊
    • 学会等名
      東北植物学会第9回大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Physiological analyses on the ecological significance of root hydrotropism2019

    • 著者名/発表者名
      Yutaka Miyazawa
    • 学会等名
      The International Symposium on Rapid Evolutionary Change of Invertebrates, Plants, and their Interactions under Ecological Disturbance.
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] シロイヌナズナにおける水分屈性制御遺伝子MIZ1の相同遺伝子の特性解析2018

    • 著者名/発表者名
      宮沢豊,多田裕樹,高橋秀幸
    • 学会等名
      日本植物学会第82回大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] HSP90とNPH3がシロイヌナズナの根の水分屈性をMIZ1と協調的に制御する可能性2018

    • 著者名/発表者名
      山崎誠和,小泉日輪,小林啓恵,藤井伸治,宮沢豊,高橋大輔,河村幸男,上村松生,高橋秀幸
    • 学会等名
      日本植物学会第82回大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] キュウリの芽生えの発芽時の重力条件により発現が変動する遺伝子の探索2018

    • 著者名/発表者名
      藤井伸治,宮林彩智子,小林啓恵,山崎千秋,宮沢豊,鎌田源司,笠原春夫,長田 郁子,嶋津徹,東端晃,山崎丘,石岡憲昭,高橋秀幸
    • 学会等名
      日本宇宙生物科学会第32回大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] シュートの回旋転頭運動の定量的評価による重力応答依存性の検証2017

    • 著者名/発表者名
      及川睦未,高橋秀幸,宮沢 豊
    • 学会等名
      日本植物学会第81回大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] キュウリの根の重力屈性と水分屈性時に偏差的に発現する遺伝子のオーキシン応答性の解析2017

    • 著者名/発表者名
      藤井伸治,宮林彩智子,小林啓恵,山崎千秋,宮沢 豊,鎌田源司,笠原春夫,長田郁子,嶋津 徹,伏島康男,東端 晃,山崎 丘,石岡憲昭,高橋秀幸
    • 学会等名
      日本宇宙生物科学会第31回大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] シロイヌナズナ根の水分屈性欠損突然変異体mizu-kussei1のサプレッサーの探索2017

    • 著者名/発表者名
      小林 啓恵,庄司千捷,櫨 聖奈,岩田 悟,内田真弓,宮沢 豊,小菅慎之助,藤井伸治,髙橋秀幸
    • 学会等名
      東北植物学会第7回大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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