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植物の環境ストレス応答における生体膜マイクロドメインの構築と機能

研究課題

研究課題/領域番号 18H02165
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分38060:応用分子細胞生物学関連
研究機関埼玉大学

研究代表者

川合 真紀  埼玉大学, 理工学研究科, 教授 (10332595)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
2021年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2020年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2019年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2018年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
キーワードスフィンゴ脂質 / シロイヌナズナ / 不飽和化 / 環境ストレス / 細胞膜 / 低温応答 / 糖鎖 / マイクロドメイン / ストレス応答 / 環境ストレス応答
研究成果の概要

細胞膜は、植物細胞が外界からのシグナルを受容し、細胞内の応答を誘引する場である。脂質二重膜で構成される細胞膜上には受容体等の様々なタンパク質が存在するが、それらは膜上に均一に配置されているのではなく、スフィンゴ脂質とステロールを主要構成成分とする「脂質ラフト」と呼ばれるマイクロドメインに局在し、シグナル伝達の場を構成している。本研究では、モデル植物であるシロイヌナズナを研究対象として、マイクロドメインを構成する脂質の合成経路の解明を行った。また、それらの因子の機能欠損変異体の解析により、植物マイクロドメインの機能が植物の低温応答に必須であ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

動物では、脂質ラフトの異常と疾患との関係性が早くより示され、国内外で盛んに研究が進められてきたのに対し、植物の脂質ラフトに関する知見は乏しい。動物のラフトは主にスフィンゴミエリンとコレステロール等の脂質成分から構成される。しかし、植物にはこれらの脂質成分がほとんど存在せず、その構造や機能は不明であった。本研究では、モデル植物であるシロイヌナズナを用い、植物の脂質ラフトを構成するスフィンゴ脂質の合成系と、その機能の一端を明らかにした。また、本研究により、脂質ラフトの機能が植物の低温応答に必要であることが示さた。これらの結果は、今後、低温耐性を有する作物の分子育種の基盤となる知見である。

報告書

(5件)
  • 2022 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (50件)

すべて 2022 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (14件) (うち国際共著 5件、 査読あり 14件、 オープンアクセス 14件) 学会発表 (33件) (うち国際学会 6件)

  • [国際共同研究] Lawrence Berkeley National Laboratory(米国)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] ボルドー大学(フランス)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] Lawrence Berkeley National laboratory(米国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Sphingolipids with 2-hydroxy fatty acids aid in plasma membrane nanodomain organization and oxidative burst2022

    • 著者名/発表者名
      Ukawa Tomomi、Banno Fumihiko、Ishikawa Toshiki、Kasahara Kota、Nishina Yuuta、Inoue Rika、Tsujii Keigo、Yamaguchi Masatoshi、Takahashi Takuya、Fukao Yoichiro、Kawai-Yamada Maki、Nagano Minoru
    • 雑誌名

      Plant Physiology

      巻: - 号: 2 ページ: 839-857

    • DOI

      10.1093/plphys/kiac134

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Ceramides mediate positional signals in Arabidopsis thaliana protoderm differentiation2021

    • 著者名/発表者名
      Nagata Kenji、Ishikawa Toshiki、Kawai-Yamada Maki、Takahashi Taku、Abe Mitsutomo
    • 雑誌名

      Development

      巻: 148 号: 2 ページ: 194969-194969

    • DOI

      10.1242/dev.194969

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The Arabidopsis thaliana nucleotide sugar transporter GONST2 is a functional homolog of GONST12021

    • 著者名/発表者名
      Jing Beibei、Ishikawa Toshiki、Soltis Nicole、Inada Noriko、Liang Yan、Murawska Gosia、Fang Lin、Andeberhan Fekadu、Pidatala Ramana、Yu Xiaolan、Baidoo Edward、Kawai‐Yamada Maki、Loque Dominique、Kliebenstein Daniel J.、Dupree Paul、Mortimer Jenny C.
    • 雑誌名

      Plant Direct

      巻: 5 号: 3

    • DOI

      10.1002/pld3.309

    • 関連する報告書
      2020 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] Generation of Arabidopsis lines with a red fluorescent marker for endoplasmic reticulum using a tail-anchored protein cytochrome b5 -B2020

    • 著者名/発表者名
      Nagano Minoru、Ueda Haruko、Fukao Yoichiro、Kawai-Yamada Maki、Hara-Nishimura Ikuko
    • 雑誌名

      Plant Signaling & Behavior

      巻: 15 号: 9 ページ: 1790196-1790196

    • DOI

      10.1080/15592324.2020.1790196

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Altered metabolism of chloroplastic NAD kinase-overexpressing Arabidopsis in response to magnesium sulfate supplementation2020

    • 著者名/発表者名
      Kawai-Yamada Maki、Miyagi Atsuko、Sato Yuki、Hosoi Yuki、Hashida Shin-Nosuke、Ishikawa Toshiki、Yamaguchi Masatoshi
    • 雑誌名

      Plant Signaling & Behavior

      巻: 16 号: 1 ページ: 1844509-1844509

    • DOI

      10.1080/15592324.2020.1844509

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Dehydroascorbate Reductases and Glutathione Set a Threshold for High-Light?Induced Ascorbate Accumulation2020

    • 著者名/発表者名
      Terai Yusuke、Ueno Hiromi、Ogawa Takahisa、Sawa Yoshihiro、Miyagi Atsuko、Kawai-Yamada Maki、Ishikawa Takahiro、Maruta Takanori
    • 雑誌名

      Plant Physiology

      巻: 183 号: 1 ページ: 112-122

    • DOI

      10.1104/pp.19.01556

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Plant-Unique cis/trans Isomerism of Long-Chain Base Unsaturation is Selectively Required for Aluminum Tolerance Resulting from Glucosylceramide-Dependent Plasma Membrane Fluidity2020

    • 著者名/発表者名
      Sato Masaya、Nagano Minoru、Jin Song、Miyagi Atsuko、Yamaguchi Masatoshi、Kawai-Yamada Maki、Ishikawa Toshiki
    • 雑誌名

      Plants

      巻: 9 号: 1 ページ: 19-19

    • DOI

      10.3390/plants9010019

    • 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] Oxalate contents in leaves of two rice cultivars grown at a free-air CO<sub>2</sub> enrichment (FACE) site2019

    • 著者名/発表者名
      Atsuko Miyagi, Ko Noguchi, Takeshi Tokida, Yasuhiro Usui, Hirofumi Nakamura, Hidemitsu Sakai, Toshihiro Hasegawa, Maki Kawai-Yamada
    • 雑誌名

      Plant Production Science

      巻: - 号: 3 ページ: 407-411

    • DOI

      10.1080/1343943x.2019.1598272

    • 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] High-yielding rice Takanari has superior photosynthetic response to a commercial rice Koshihikari under fluctuating light2019

    • 著者名/発表者名
      Adachi Shunsuke、Tanaka Yu、Miyagi Atsuko、Kashima Makoto、Tezuka Ayumi、Toya Yoshihiro、Kobayashi Shunzo、Ohkubo Satoshi、Shimizu Hiroshi、Kawai-Yamada Maki、Sage Rowan F、Nagano Atsushi J、Yamori Wataru
    • 雑誌名

      Journal of Experimental Botany

      巻: 70 号: 19 ページ: 5287-5297

    • DOI

      10.1093/jxb/erz304

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] The mitochondrial alternative oxidase supports redox balance of the photosynthetic electron transport, primary metabolite balance and growth at high light.2019

    • 著者名/発表者名
      Zhenxiang Jiang, Chihiro K.A. Watanabe, Atsuko Miyagi, Maki Kawai-Yamada, Ichiro Terashima, Ko Noguchi
    • 雑誌名

      International Journal of Molecular Sciences

      巻: 20 号: 12 ページ: 3067-3067

    • DOI

      10.3390/ijms20123067

    • 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] Glycosylinositol phosphoceramide-specific phospholipase D activity catalyzes transphosphatidylation2019

    • 著者名/発表者名
      Rumana Yesmin Hasi, Makoto Miyagi, Katsuya Morito, Toshiki Ishikawa, Maki Kawai-Yamada, Hiroyuki Imai, Tatsuya Fukuta Kentaro Kogure Kaori Kanemaru, Junji Hayashi, Ryushi Kawakami and Tamotsu Tanaka
    • 雑誌名

      J. Biochem.

      巻: 166 号: 5 ページ: 441-448

    • DOI

      10.1093/jb/mvz056

    • NAID

      120006879927

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] <i>DSH5</i>, a dihydrosphingosine C4 hydroxylase gene family member, shows spatially restricted expression in rice and is lethal when expressed ectopically2018

    • 著者名/発表者名
      Imamura T, Obata C, Yoneyama K, Ichikawa M, Ikura A, Mutsuro-Aoki H, Ishikawa T, Kawai-Yamada M, Sasaki T, Kusano H, Shimada H.
    • 雑誌名

      Genes & Genetic Systems

      巻: 93 号: 4 ページ: 135-142

    • DOI

      10.1266/ggs.17-00054

    • NAID

      130007503884

    • ISSN
      1341-7568, 1880-5779
    • 年月日
      2018-08-01
    • 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] GLUCOSAMINE INOSITOLPHOSPHORYLCERAMIDE TRANSFERASE1 (GINT1) is a GlcNAc-containing glycosylinositol phosphorylceramide glycosyltransferase.2018

    • 著者名/発表者名
      Ishikawa T, Fang L, Rennie EA, Sechet J, Yan J, Jing B, Moore W, Cahoon EB, Scheller HV, Kawai-Yamada M, Mortimer JC.
    • 雑誌名

      Plant Physiol.

      巻: 177 号: 3 ページ: 938-952

    • DOI

      10.1104/pp.18.00396

    • 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] Suppressing Arabidopsis GGLT1 affects growth by reducing the L-galactose content and borate cross-linking of rhamnogalacturonan II2018

    • 著者名/発表者名
      Sechet J, Htwe S, Urbanowicz B, Agyeman A, Feng W, Ishikawa T, Dinneny J, Colomes M, Satish KK, Kawai-Yamada M, O'Neill M, Mortimer J
    • 雑誌名

      The Plant Journal

      巻: 96 号: 5 ページ: 1036-1050

    • DOI

      10.1111/tpj.14088

    • 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
  • [学会発表] 有用セラミト生産法の開発に向けたスフィンゴ糖脂質糖転移酵素欠損変異体の解析2022

    • 著者名/発表者名
      鈴木雄介、宮城敦子、山口雅利、川合真紀、石川寿樹
    • 学会等名
      第39回日本植物バイオテクノロジー学会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] タハコ一過発現系を用いたスフィンゴ脂質分解酵素遺伝子の探索2022

    • 著者名/発表者名
      真田昇、Rumana Yesmin Hasi、田中保、今井博之、宮城敦子、山口雅利、川合真紀、石川寿樹
    • 学会等名
      第39回日本植物バイオテクノロジー学会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 油脂産生微細藻類NannochloropsisのNAD(P)(H)合成経路の解析2022

    • 著者名/発表者名
      林英里香、鈴木耕陽、宮城敦子、石川寿樹、山口雅利、川合真紀
    • 学会等名
      植物脂質科学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 植物スフィンゴ脂質GIPCを分解するホスホリパーゼの探索2022

    • 著者名/発表者名
      真田昇、近藤雄大、Rumana Yesmin Hasi、田中保、今井博之、山口雅利、川合真紀、石川寿樹
    • 学会等名
      植物脂質科学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Heterologous complementation analysis reveals a distinct function of two glycosphingolipid subclasses in Arabidopsis2021

    • 著者名/発表者名
      Yamato Kudo, Atsuko Miyagi, Masatoshi Yamaguchi, Maki Kawai-Yamada, Toshiki Ishikawa
    • 学会等名
      第62回植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Analyses of transcriptional regulation of cuticular wax accumulation in response to dehydration2021

    • 著者名/発表者名
      浦野薫、圓山恭之進、大島良美、坂本真吾、石川寿樹、川合真紀、佐藤繭子、豊岡公徳、篠崎和子、篠崎一雄
    • 学会等名
      第62回植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] スフィンゴ脂質糖鎖改変シロイヌナズナの表現型の解析2020

    • 著者名/発表者名
      工藤大和、宮城敦子、山口雅利、川合真紀、石川寿樹
    • 学会等名
      日本植物学会第84回大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 植物のクチクラ形成を調節する乾燥応答ネットワークの解析2020

    • 著者名/発表者名
      浦野薫、圓山恭之進、大島良美、坂本真吾、石川寿樹、佐藤繭子、豊岡公徳、川合真紀、篠崎和子、篠崎 一雄
    • 学会等名
      日本植物学会第84回大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] イネのカマイラズ変異体のメタボローム解析2020

    • 著者名/発表者名
      森和久、宮城敦子、石川寿樹、山口雅利、小竹敬久、川合真紀
    • 学会等名
      日本植物学会第84回大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Alteration of oxalate content in rice leaves obtained from ion beam-irradiated plants2020

    • 著者名/発表者名
      Atsuko Miyagi, Takuya Saimaru, Nozomi Harigai, Yutaka Oono, Yoshihiro Hase, Maki Kawai-Yamada
    • 学会等名
      Plant Biology 2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] コケ植物独自のスフィンゴ脂質構造を形成する長鎖塩基Δ8不飽和化酵素の機能解析2019

    • 著者名/発表者名
      小川洋祐、石川寿樹、宮城敦子、山口雅利、川合真紀
    • 学会等名
      第37回日本植物細胞分子生物学会(京都)大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] イネのアルミニウム耐性におけるスフィンゴ脂質cis/trans異性体の機能差異2019

    • 著者名/発表者名
      佐藤正弥、石川寿樹、長野稔、山口雅利、川合真紀
    • 学会等名
      第37回日本植物細胞分子生物学会(京都)大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] シロイヌナズナの種子特異的なスフィンゴ糖脂質は種子サイズの制御に関与する2019

    • 著者名/発表者名
      石川寿樹、小野田瑞希、川合真紀
    • 学会等名
      第37回日本植物細胞分子生物学会(京都)大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] クチクラ形成を制御する転写因子による種子保存性の改変2019

    • 著者名/発表者名
      大島良美、鳴海貴子、金子康子、石川寿樹、川合真紀、高木優、光田展隆
    • 学会等名
      第37回日本植物細胞分子生物学会(京都)大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 植物の環境適応においてスフィンゴ脂質の分子進化が果たした意義2019

    • 著者名/発表者名
      石川寿樹、川合真紀
    • 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] 細胞膜を介した植物免疫制御機構の解析2019

    • 著者名/発表者名
      長野稔、宇川智水、伴野文彦、石川寿樹、山口雅利、深尾陽一朗、川合真紀
    • 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] シロイヌナズナにおけるスフィンゴ脂質糖鎖異常変異体の表現型解析2019

    • 著者名/発表者名
      工藤大和、宮城敦子、山口雅利、川合真紀、石川寿樹
    • 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] 植物に特徴的な2つのセラミド不飽和結合の機能解析2019

    • 著者名/発表者名
      藤田祐樹、石川寿樹、宮城敦子、山口雅利、川合真紀
    • 学会等名
      第32回植物脂質シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] シロイヌナズナにおけるスフィンゴ脂質糖鎖異常変異体の機能解析2019

    • 著者名/発表者名
      工藤大和、宮城敦子、山口雅利、川合真紀、石川寿樹
    • 学会等名
      第32回植物脂質シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] グルコシルセラミドの長鎖塩基Δ8 cis型不飽和結合はイネのアルミニウム 耐性に寄与する2019

    • 著者名/発表者名
      佐藤正弥、石川寿樹、長野稔、川合真紀
    • 学会等名
      第32回植物脂質シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] A seed-specific glycosyl head of sphingolipids is associated with regulation of seed size in Arabidopsis2019

    • 著者名/発表者名
      Toshiki Ishikawa, Maki Kawai-Yamada
    • 学会等名
      8th Asian-Oceanian Symposium on Plant Lipids
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 8 cis-unsaturated glucosylceramides contribute to aluminum tolerance in rice2019

    • 著者名/発表者名
      Masaya Sato, 1Toshiki Ishikawa, 2Minoru Nagano, Atsuko Miyagi, Yamaguchi Masatoshi, Maki Kawai-Yamada
    • 学会等名
      8th Asian-Oceanian Symposium on Plant Lipids
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 植物の細胞膜動態におけるスフィンゴ脂質の役割2019

    • 著者名/発表者名
      Minoru Nagano, Yohann Boutte, Adiilah Mamode-Cassim, Laetitia Fouillen, Maki Kawai-Yamada, Sebastien Mongrand
    • 学会等名
      第60回日本植物生理学会年会 名古屋
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] The Role of Sphingolipids in the Dynamics of Plasma Membrane in Plants2018

    • 著者名/発表者名
      Minoru Nagano, Yohann Boutte, Adiilah Mamode-Cassim, Maki Kawai-Yamada, sebastien Mongrand
    • 学会等名
      The 23ed International Symposium on Plant Lipids
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Sphingolipid cis/trans unsaturation increases aluminum tolerance in rice2018

    • 著者名/発表者名
      Masaya Sato, Toshiki Ishikawa, Maki Kawai-Yamada
    • 学会等名
      The 23ed International Symposium on Plant Lipids
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The Evolutionary Journey of Plant-Unique Long-Chain Base Unsaturation2018

    • 著者名/発表者名
      Toshiki Ishikawa, Maki Kawai-Yamada
    • 学会等名
      The 23ed International Symposium on Plant Lipids
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 植物におけるスフィンゴ脂質糖鎖構造の多様性形成機構と生物学的意義2018

    • 著者名/発表者名
      石川寿樹、川合真紀
    • 学会等名
      第36回日本植物細胞分子生物学会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 植物に特徴的な2つのセラミド不飽和結合の機能比較2018

    • 著者名/発表者名
      藤田祐樹、石川寿樹、山口雅利、川合真紀
    • 学会等名
      第36回日本植物細胞分子生物学会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] コケ植物におけるスフィンゴ脂質Δ8不飽和化酵素の同定と機能解析2018

    • 著者名/発表者名
      小川洋佑、石川寿樹、山口雅利、川合真紀
    • 学会等名
      第36回日本植物細胞分子生物学会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] スフィンゴ脂質長鎖塩基Δ8不飽和化改変イネの作出と表現型解析2018

    • 著者名/発表者名
      佐藤正弥、石川寿樹、山口雅利、川合真紀
    • 学会等名
      第36回日本植物細胞分子生物学会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] スフィンゴ脂質による植物細胞膜ダイナミクスの制御2018

    • 著者名/発表者名
      長野稔、Yohann Boutte;、Adiilah Mamode-Cassim、Laetitia Fouillen、川合真紀、Sebastien Mongrand
    • 学会等名
      日本植物学会第82回大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 植物固有なスフィンゴ脂質糖鎖を形成する糖転移酵素の同定と機能解析2018

    • 著者名/発表者名
      石川寿樹、川合真紀
    • 学会等名
      日本植物学会第82回大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 植物型スフィンゴ脂質糖鎖の構造多様性と機能2018

    • 著者名/発表者名
      石川寿樹、川合真紀
    • 学会等名
      第31回植物脂質シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2024-01-30  

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