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植物における窒素欠乏シグナル受容と伝達機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 17K07438
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
研究機関東京工業大学

研究代表者

今村 壮輔  東京工業大学, 科学技術創成研究院, 准教授 (70548122)

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
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2019年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2018年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2017年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
キーワード窒素代謝 / 窒素欠乏 / シグナル伝達 / 微細藻類
研究成果の概要

窒素は、植物の生長を決定付ける栄養元素である。しかしながら、その重要性にも関わらず、窒素代謝の制御機構については不明な点が多い。本研究では、窒素栄養量が欠乏した際に、植物がどの様にそれを感知してそのシグナルを伝達し、最終的な転写反応などを引き起こすのか、この点を明らかにすることを目的にした。本研究の遂行により、TORキナーゼ複合体が、利用可能な窒素栄養源の量によってその構成因子を変化させること、さらに、窒素欠乏応答性転写因子であるMYB1の活性がその結合因子によって調節されていること、が明らかにされた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

窒素は、植物の生長を左右する重要な栄養元素である。窒素に関する研究としては、窒素量の増減に応じた遺伝子発現など、窒素量変化に伴う最終的な応答反応については良く理解されている。その一方で、窒素量の変化を、植物細胞がどの様な機構で感知しているのか、という点については、多くの制御系・実験系が複雑であるなどの理由で解明がなされていない。本研究では、植物が窒素欠乏を受容してから最終的な応答を引き起こす機構の一端を明らかにした。この明らかにされた機構を更に詳しく解明し、その応答反応を人為的に調節することにより、植物の窒素要求量を減らしたり、植物の成長を促進させるなどの応用研究に資することが可能になる。

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

    (46件)

すべて 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (14件) (うち国際共著 1件、 査読あり 11件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (28件) (うち国際学会 7件、 招待講演 5件) 図書 (1件) 備考 (2件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Microalgal Target of Rapamycin (TOR): A Central Regulatory Hub for Growth, Stress Response and Biomass Production2020

    • 著者名/発表者名
      Pancha Imran、Chokshi Kaumeel、Tanaka Kan、Imamura Sousuke
    • 雑誌名

      Plant and Cell Physiology

      巻: 61 号: 4 ページ: 675-684

    • DOI

      10.1093/pcp/pcaa023

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Identification and analysis of a principal sigma factor interacting protein SinA, essential for growth at high temperatures in a cyanobacterium <i>Synechococcus elongatus</i> PCC 79422020

    • 著者名/発表者名
      Hazuki Hasegawa, Tatsuhiro Tsurumaki, Ikki Kobayashi, Sousuke Imamura and Kan Tanaka
    • 雑誌名

      The Journal of General and Applied Microbiology

      巻: 66 号: 2 ページ: 66-72

    • DOI

      10.2323/jgam.2019.05.002

    • NAID

      130007855492

    • ISSN
      0022-1260, 1349-8037
    • 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] Overexpression of a glycogenin, CmGLG2, enhances floridean starch accumulation in the red alga Cyanidioschyzon merolae2019

    • 著者名/発表者名
      Imran Pancha, Kan Tanaka and Sousuke Imamura
    • 雑誌名

      Plant Signal. Behav.

      巻: 14 号: 6 ページ: 1596718-1596718

    • DOI

      10.1080/15592324.2019.1596718

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Multiple modification of chromosomal loci using URA5.3 selection marker in the unicellular red alga Cyanidioschyzon merolae.2019

    • 著者名/発表者名
      Tokiaki Takemura, Sousuke Imamura, Yuki Kobayashi and Kan Tanaka
    • 雑誌名

      Bio-protocol

      巻: 9 号: 7

    • DOI

      10.21769/bioprotoc.3204

    • 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] オイル生産性が飛躍的に向上した藻類株の作出:オイル生合成のチェックポイントキナーゼTORの発見とその応用2019

    • 著者名/発表者名
      今村 壮輔、田中 寛
    • 雑誌名

      BIO INDUSTRY

      巻: 36 ページ: 9-19

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] オイル生産性を飛躍的に高めた藻類株の作出ー 藻類オイル生合成制御の理解とその応用ー2019

    • 著者名/発表者名
      今村 壮輔、田中 寛
    • 雑誌名

      配管技術

      巻: 61 ページ: 18-22

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] オイル生産性が飛躍的に向上した藻類株の創出ー藻類オイル生合成制御の理解とその応用ー2019

    • 著者名/発表者名
      今村 壮輔、田中 寛
    • 雑誌名

      クリーンエネルギー

      巻: 28 ページ: 1-6

    • NAID

      40021799524

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] Top Starch Plating Method for the Efficient Cultivation of Unicellular Red Alga Cyanidioschyzon merolae2019

    • 著者名/発表者名
      Takemura Tokiaki、Kobayashi Yuki、Imamura Sousuke、Tanaka Kan
    • 雑誌名

      BIO-PROTOCOL

      巻: 9 号: 4

    • DOI

      10.21769/bioprotoc.3172

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Target of rapamycin-signaling modulates starch accumulation via glycogenin phosphorylation status in the unicellular red alga Cyanidioschyzon merolae2018

    • 著者名/発表者名
      Pancha Imran、Shima Hiroki、Higashitani Nahoko、Igarashi Kazuhiko、Higashitani Atsushi、Tanaka Kan、Imamura Sousuke
    • 雑誌名

      The Plant Journal

      巻: 97 号: 3 ページ: 485-499

    • DOI

      10.1111/tpj.14136

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Accelerated triacylglycerol production without growth inhibition by overexpression of a glycerol-3-phosphate acyltransferase in the unicellular red alga Cyanidioschyzon merolae2018

    • 著者名/発表者名
      Fukuda Satoshi、Hirasawa Eri、Takemura Tokiaki、Takahashi Sota、Chokshi Kaumeel、Pancha Imran、Tanaka Kan、Imamura Sousuke
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 8 号: 1 ページ: 12410-12410

    • DOI

      10.1038/s41598-018-30809-8

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Construction of a Selectable Marker Recycling System and the Use in Epitope Tagging of Multiple Nuclear Genes in the Unicellular Red Alga Cyanidioschyzon merolae2018

    • 著者名/発表者名
      Takemura Tokiaki、Imamura Sousuke、Kobayashi Yuki、Tanaka Kan
    • 雑誌名

      Plant and Cell Physiology

      巻: 59 ページ: 2308-2316

    • DOI

      10.1093/pcp/pcy156

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] The checkpoint kinase TOR (target of rapamycin) regulates expression of a nuclear-encoded chloroplast RelA-SpoT homolog (RSH) and modulates chloroplast ribosomal RNA synthesis in a unicellular red alga2018

    • 著者名/発表者名
      Imamura Sousuke、Nomura Yuhta、Takemura Tokiaki、Pancha Imran、Taki Keiko、Toguchi Kazuki、Tozawa Yuzuru、Tanaka Kan
    • 雑誌名

      Plant J

      巻: 94 号: 2 ページ: 327-339

    • DOI

      10.1111/tpj.13859

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Construction of a rapamycin-susceptible strain of the unicellular red alga <i>Cyanidioschyzon merolae</i> for analysis of the target of rapamycin (TOR) function2017

    • 著者名/発表者名
      Imamura Sousuke、Taki Keiko、Tanaka Kan
    • 雑誌名

      The Journal of General and Applied Microbiology

      巻: 63 号: 5 ページ: 305-309

    • DOI

      10.2323/jgam.2017.02.002

    • NAID

      130006206605

    • ISSN
      0022-1260, 1349-8037
    • 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] A MYB-type transcription factor, MYB2, represses light-harvesting protein genes in Cyanidioschyzon merolae2017

    • 著者名/発表者名
      Kawase Yasuko、Imamura Sousuke、Tanaka Kan
    • 雑誌名

      FEBS Letters

      巻: 591 号: 16 ページ: 2439-2448

    • DOI

      10.1002/1873-3468.12763

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] E3ユビキチンリガーゼ Cul4 複合体の関わる単細胞紅藻光シグナル伝達経路2020

    • 著者名/発表者名
      北川美也子,小林勇気,吉川瞳子,大原ひかる,華岡光正,今村壮輔,田中寛
    • 学会等名
      第61回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 単細胞紅藻シゾンにおける窒素欠乏応答転写因子 MYB1 の活性化調節機構2020

    • 著者名/発表者名
      周柏峰,田中寛,今村壮輔
    • 学会等名
      第61回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 単細胞紅藻シゾンにおけるスターチ蓄積を調節する新規機構の解明2020

    • 著者名/発表者名
      Imran Pancha,島弘季,東谷なほ子,五十嵐和彦,東谷篤志,田中寛,今村壮輔
    • 学会等名
      第61回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Characterization of Target of Rapamycin (TOR) Complex in the Unicellular Red Alga2020

    • 著者名/発表者名
      Kaumeel Choksi, Kan Tanaka, Sousuke Imamura
    • 学会等名
      第61回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 単細胞紅藻 Cyanidioschyzon merolaeにおいて ACRドメインリピートタンパク質 CmACR は窒素同化を 担うGS/GOGAT サイクルを統合する2020

    • 著者名/発表者名
      竹村時空,今村壮輔,田中寛
    • 学会等名
      第61回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 大腸菌におけるピルビン酸応答転写因子 PdhR による ゲノム転写制御ネットワークの解明2020

    • 著者名/発表者名
      安西 拓実、今村 壮輔、石浜 明、島田 友裕
    • 学会等名
      第14回日本ゲノム微生物学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Nitrogen-dependent regulation in the unicellular red alga Cyanidioschyzon merolae2019

    • 著者名/発表者名
      Sousuke Imamura
    • 学会等名
      Institute of Plant Biochemistry Seminar
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Underlying Regulatory Mechanism of Oil and Starch Accumulation in Microalgae to Enhance Its Biofuel Potential2019

    • 著者名/発表者名
      Sousuke Imamura
    • 学会等名
      Fuel Science Center Seminar
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Underlying molecular mechanisms of oil and starch accumulation in microalgae to enhance its biofuel potential2019

    • 著者名/発表者名
      Sousuke Imamura
    • 学会等名
      ASEAN Bioenergy and Bioeconomy Conference 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 小胞体局在型グリセロール3りん酸アシル基転移酵素の過剰発現による藻類オイル生産性の飛躍的向上2019

    • 著者名/発表者名
      福田智、平澤英里、竹村時空、高橋颯太、チョクシカウミール、パンチャイムラン、田中寛、今村壮輔
    • 学会等名
      日本農芸化学会2019年度東京大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] おける葉緑体局在脂肪酸輸送体CmFAX1の同定とその応用2019

    • 著者名/発表者名
      竹村時空、今村壮輔、田中寛
    • 学会等名
      日本農芸化学会2019年度東京大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] ゲノム編集技術を用いた多重遺伝子破壊による単細胞緑藻(Coccomyxa)の油脂生産性改良2019

    • 著者名/発表者名
      井出曜子、早川准平、吉満勇也、糠塚明、小松さと子、今村壮輔、原山重明
    • 学会等名
      日本農芸化学会2019年度東京大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] A forward genetics-based genome editing of a green alga Coccomyxa improved its oil productivity2019

    • 著者名/発表者名
      Yoko Ide, Jumpei Hayakawa, Yuya Yoshimitsu, Satoko Komatsu, Shuua Tagiri, Hiyori Fukahori, Sousuke Imamura, Shigeaki Harayama
    • 学会等名
      第60回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Characterization of chloroplast protein import in red alga Cyanidioschyzon merolae. Poster presentation2019

    • 著者名/発表者名
      Sanghun Baek, Yukari Asakura, Gaku Fujii, Sousuke Imamura, Kan Tanaka, Masato Nakai
    • 学会等名
      第60回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] シアノバクテリアSynechococcus elongatus PCC 7942における主要シグマ因子結合タンパク質の機能解析2019

    • 著者名/発表者名
      長谷川葉月、鶴巻達大、小林一幾、今村壮輔、田中寛
    • 学会等名
      第60回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 単細胞紅藻Cyanidioschyzon merolaeにおけるグルタミン結合ドメインリピートタンパク質CmACRの機能解析2019

    • 著者名/発表者名
      竹村時空、今村壮輔、田中寛
    • 学会等名
      第60回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] The checkpoint kinase TOR modulates chloroplast ribosomal RNA synthesis through expression of a nuclear-encoded chloroplast RelA-SpoT homolog (RSH) in a unicellular red alga2019

    • 著者名/発表者名
      Sousuke Imamura, Yuhta Nomura, Tokiaki Takemura, Imran Pancha, Keiko Taki, Kazuki Toguchi, Yuzuru Tozawa, Kan Tanaka
    • 学会等名
      第60回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] バクテリアにおける主要シグマ因子結合タンパク質と熱耐性2019

    • 著者名/発表者名
      長谷川葉月、鶴巻達大、小林一幾、今村壮輔、田中寛
    • 学会等名
      第13回 日本ゲノム微生物学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Target of rapamycin (TOR) plays a critical role in carbon allocation in the unicellular red alga Cyanidioschyzon merolae2018

    • 著者名/発表者名
      mran Pancha, Hiroki Shima, Nahoko Higashitani, Kazuhiko Igarashi, Atsushi Higashitani, Kan Tanaka and Sousuke Imamura
    • 学会等名
      EMBO Workshop: Target of rapamycin (TOR) signaling in photosynthetic organisms
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The checkpoint kinase TOR modulates chloroplast ribosomal RNA synthesis through expression of a nuclear-encoded chloroplast RelA-SpoT homolog (RSH) in a unicellular red alga2018

    • 著者名/発表者名
      Sousuke Imamura, Yuhta Nomura, Tokiaki Takemura, Imran Pancha, Keiko Taki, Kazuki Toguchi, Yuzuru Tozawa and Kan Tanaka
    • 学会等名
      EMBO Workshop: Target of rapamycin (TOR) signaling in photosynthetic organisms
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Target of rapamycin (TOR) is a major signalling pathway that regulate starch accumulation in the unicellular red alga Cyanidioschyzon merolae2018

    • 著者名/発表者名
      Imran Pancha, Hiroki Shima, Nahoko Higashitani, Kazuhiko Igarashi, Atsushi Higashitani, Kan Tanaka,and Sousuke Imamura
    • 学会等名
      第59回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 単細胞紅藻 Cyanidioschyzon merolaeにおけるACTドメインリピートタンパク質(ACR)の機能解析2018

    • 著者名/発表者名
      竹村 時空、今村 壮輔、小林 勇気、田中 寛
    • 学会等名
      第59回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 単細胞紅藻Cyanidioschyzon merolaeにおけるトリアシルグリセロール生合成に関わる遺伝子の発現制御メカニズムの解析2018

    • 著者名/発表者名
      高橋颯太、瀧景子、河瀬泰子、福田智、田中寛、今村壮輔
    • 学会等名
      日本農芸化学会2018年度大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 単細胞紅藻シゾンにおけるグリセロール-3リン酸アシルトランスフェラーゼ過剰発現によるトリアシルグリセロール蓄積機構の解析2018

    • 著者名/発表者名
      福田智、平澤英里、田中寛、今村壮輔
    • 学会等名
      日本農芸化学会2018年度大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Biochemical and genetic engineering strategies to improve the starch productivity in microalgae2017

    • 著者名/発表者名
      Imran Pancha, Kan Tanaka, and Sousuke Imamura
    • 学会等名
      14th Young researchers seminar of Japanese society of photosynthesis research
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Construction of a rapamycin-susceptible strain of the unicellular red alga Cyanidioschyzon merolae for analysis of target of rapamycin (TOR) function2017

    • 著者名/発表者名
      Sousuke Imamura, Tomohiro Wakasugi, Keiko Taki, and Kan Tanaka
    • 学会等名
      Taiwan-Japan Plant Biology 2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 藻類における窒素欠乏応答機構の解明とその応用2017

    • 著者名/発表者名
      今村壮輔
    • 学会等名
      第3回 植物の栄養研究会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Homogeneous Sn-Catalyzed Transformation of Algal Residue into Important Chemicals2017

    • 著者名/発表者名
      Sho Yamaguchi, Yuuki Kawada, Hidetaka Yuge, Kan Tanaka, Sousuke Imamura
    • 学会等名
      16th Korea-Japan Symposium on Catalysis & 3rd International Symposium of Institute for Catalysis
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [図書] Cyanidioschyzon merolae A New Model Eukaryote for Cell and Organelle Biology2017

    • 著者名/発表者名
      Imamura Sousuke、Tanaka Kan
    • 総ページ数
      14
    • 出版者
      Springer
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [備考] オイル生産性が飛躍的に向上したスーパー藻類を作出:バイオ燃料生産における最大の壁を打破

    • URL

      https://www.titech.ac.jp/news/2018/042168.html

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [備考] 藻類のデンプン産出を自在にコントロール:環境に優しいプラスチックや医薬品の増産に期待

    • URL

      https://www.titech.ac.jp/news/2018/042844.html

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [産業財産権] トリアシルグリセロール生産性が向上した微細藻類遺伝子組換え株及びトリアシルグリセロールの生産方法2018

    • 発明者名
      今村 壮輔、田中 寛、竹村 時空
    • 権利者名
      東京工業大学、株式会社ユーグレナ
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2018-020354
    • 出願年月日
      2018
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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