葉緑体型アルドラーゼのグルタチオンによる制御の分子機構とその生理的意義

• 研究課題/領域番号: 19580073
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 植物栄養学・土壌学
• 研究機関: 岡山県農林水産総合センター生物科学研究所
• 研究代表者: 小川 健一 岡山県農林水産総合センター生物科学研究所, グループ長 (70344405)
• 連携研究者: 岩崎 郁 (葉田野 郁) 岡山県農林水産総合センター生物科学研究所, 流動研究員 (40443593)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2009
• 研究課題ステータス: 完了 (2009年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2009年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2008年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2007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: アルドラーゼ / 暗反応 / グルタチオン / 光合成 / 収穫量向上 / 二酸化炭素固定 / バイオマス増産 / レドックス / 二酸化炭素

研究概要

グルタチオンは植物の様々な生理現象を制御する。グルタチオンによる生理現象の制御機構を明らかにすべく、そのグルタチオンの結合タンパク質のひとつである葉緑体型アルドラーゼに注目し解析を行った。フルクトース-1,6-ビスリン酸アルドラーゼ(FBA)の葉緑体型アイソザイム遺伝子は、シロイヌナズナのゲノム上には3つ存在したが、本研究で対象としたグルタチオン結合型アイソザイムFBA1は、葉の葉緑体型アイソザイムタンパク質の2%程度しか存在せず、従来からカルビン回路酵素として知られてきたアイソザイムFBA2およびFBA3とは、分子系統上離れていた。しかしながら、フルクトース-1,6-ビスリン酸を合成する活性がグルタチオンで向上するFBAアイソザイムは、FBA1だけであり、あり、その変異体は光に対する感受性が高まることが明らかとなった。つまり、本研究によって、従来カルビン回路の酵素とされたアイソザイム以外に、CO2固定回路の重要なアイソザイムが見出された。

研究成果

• [雑誌論文] A qualitative analysis of the regulation of cyclic electron flow around photosystem I from the post-illumination chlorophyll fluorescence transient in Arabidopsis : a new platform for the in vivo investigation of the chloroplast redox state. (2010)
  • 著者名/発表者名: Gotoh, E., Matsumoto, M., Ogawa, K., Kobayashi, Y., Tsuyama, M.
  • 雑誌名: Photosynthesis Research 103 ページ: 111-123
  • 査読あり
• [雑誌論文] 作物の収量品質向上を果たすグルタチオンの機能解明 (2009)
  • 著者名/発表者名: 小川健一
  • 雑誌名: Research Journal of Food and Agriculture 32 ページ: 44-47
• [雑誌論文] A qualitative analysis of the regulation of cyclic electron flow around photosystem I from the post-illumination chlorophyll fluorescence transient in Arabidopsis : a new platform for the in vivo investigation of the chloroplast redox state. (2009)
  • 著者名/発表者名: Gotoh, E., Matsumoto, M., 小川健一, Kobayashi, Y., Tsuyama, M.
  • 雑誌名: Photosynth Res. 103 ページ: 111-123
• [雑誌論文] 作物の収穫量・品質向上に果たすグルタチオンの機能解明 (2009)
  • 著者名/発表者名: 小川健一
  • 雑誌名: Research Journal of Food and Agriculture 32 ページ: 44-47
  • NAID: 10024021960
• [雑誌論文] New insight into the Calvin cycle regulation-Glutathionylation of fructose bisphosphate aldolase in response to illumination. (2008)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto, M, 小川健一
  • 雑誌名: Photosynthesis 2007 : Energy from the Sun (Allen, J.F., Osmond, B., Bolbeck, J.H., Gantt, E. Eds)(Springer) ページ: 877-880
• [雑誌論文] The deficient glutathione in guard cells facilitates abscisic acid-induced stomatal closure but does not affect light-induced stomatal opening. (2008)
  • 著者名/発表者名: Jahan, M.S., 小川健一, Nakamura, Y., Shimoishi, Y., Mori, I.C., Murata, Y.
  • 雑誌名: Biosci. Biotechnol. Biochem. 72 ページ: 2795-2798
  • NAID: 10027533575
• [雑誌論文] Glutathionylation of fructose bisphosphate aldolase in response to illumination (2008)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto, M.
  • 雑誌名: Annu. Rep RIBS Okayama 2007 ページ: 95-98
• [雑誌論文] シロイヌナズナチロシンフォスファターゼの活性は活性中心のよりはむしろ、活性中心にないでレドックス制御される (2008)
  • 著者名/発表者名: 逸見健司
  • 雑誌名: Annu. Rep RIBS Okayama 2007 ページ: 99-103
• [雑誌論文] 北方林樹木グイマツにおけるLEAFY相同遺伝子の発現と花成の決定との関係 (2008)
  • 著者名/発表者名: 岩崎(葉田野)郁
  • 雑誌名: Annu. Rep RIBS Okayama 2007 ページ: 105-107
• [雑誌論文] Redox metabolism in response to environmental stimuli for flowering (2007)
  • 著者名/発表者名: Hatano-Iwasaki, A.
  • 雑誌名: Funct. Plant Sci. Biotechnol. 1 ページ: 246-253
  • 査読あり
• [雑誌論文] Roles of reactive oxygen species and glutathione in plant development (2007)
  • 著者名/発表者名: Henmi, K.
  • 雑誌名: Int. J. Plant Dev. Biol. 1 ページ: 185-193
  • 査読あり
• [雑誌論文] Great promoting effect of high irradiance from germination on flowering in Arabidopsis thaliana-a process of photo-acclimation. (2007)
  • 著者名/発表者名: Moharekar, S.
  • 雑誌名: Photosynthetica 45 ページ: 259-265
  • 査読あり
• [学会発表] 植物の生産力を飛躍的にあげる新技術開発 (2010)
  • 著者名/発表者名: 小川健一
  • 学会等名: 平成21年度高松市農業振興大会
  • 発表場所: 香川県農業協同組合中央地区本部(高松市)
  • 年月日: 2010-03-26
• [学会発表] 葉緑体におけるグルタチオン結合性アルドラーゼFBA1の機能 (2010)
  • 著者名/発表者名: 岩崎(葉田野)郁, 前田貴史, 郷達明, 山里明弘, 深城英弘, 小川健一
  • 学会等名: 第51回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 熊本
  • 年月日: 2010-03-20
• [学会発表] Glutathione's role in ROS signaling (2010)
  • 著者名/発表者名: Ken'ichi Ogawa
  • 学会等名: JSPP annual meeting 2010
  • 発表場所: 熊本大学(熊本市)
  • 年月日: 2010-03-20
• [学会発表] 根端メリステムの維持に異常を示すシロイヌナズナLR11-4変異体の解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 前田貴史、郷達明、三村徹郎、小川健一、深城英弘
  • 学会等名: 第51回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 熊本大学(熊本市)
  • 年月日: 2010-03-20
• [学会発表] 葉緑体におけるグルタチオン結合性アルドラーゼFBA1の機能 (2010)
  • 著者名/発表者名: 岩崎(葉田野)郁、前田貴史、郷達明、山里明弘、深城英弘、小川健一
  • 学会等名: 第51回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 熊本大学(熊本市)
  • 年月日: 2010-03-20
• [学会発表] 葉緑体型フルクトース-1,6-ビスリン酸アルドラーゼのアイソザイムの酵素特性解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 山里明弘、小川健一
  • 学会等名: 第51回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 熊本大学(熊本市)
  • 年月日: 2010-03-20
• [学会発表] 特別講演2「新規な植物生産性向上技術」 (2009)
  • 著者名/発表者名: 小川健一
  • 学会等名: 日本応用細胞生物学会第7回大会
  • 発表場所: 京都大学木質ホール(宇治市)
  • 年月日: 2009-12-12
• [学会発表] グルタチオン農業を目指して (2009)
  • 著者名/発表者名: 小川健一
  • 学会等名: 2009年植物科学シンポジウム「ひき出そう植物科学の潜在力:日本発GM植物実現を目指し」
  • 発表場所: コクヨホール(港区)
  • 年月日: 2009-12-01
• [学会発表] The master tripeptide glutathione : Beyond a simple antioxidant (2009)
  • 著者名/発表者名: Ken'ichi Ogawa
  • 学会等名: NAIST Global COE International Symposium 2009 Environmental Adaptation
  • 発表場所: NAIST, Nara
  • 年月日: 2009-11-12
• [学会発表] シロイヌナズナの根端メリステム維持に異常を示す新規変異体LR11-4の解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 前田貴史、郷達明、三村徹郎、小川健一、深城英弘
  • 学会等名: 日本植物学会第73回大会
  • 発表場所: 山形大学(山形市)
  • 年月日: 2009-09-18
• [学会発表] 光化学系Iサイクリック電子伝達反応の制御機構 (2009)
  • 著者名/発表者名: 後藤栄治, 松本雅好, 小川健一, 津山孝人, 小林善親
  • 学会等名: 第50回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 名古屋大学、名古屋市
  • 年月日: 2009-03-23
• [学会発表] グルタチオンによる二酸化炭素固定の律速 (2009)
  • 著者名/発表者名: 岩崎(葉田野)郁, 小川健一
  • 学会等名: 第50回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2009-03-21
• [学会発表] グルタチオンによる二酸化炭素固定の律速 (2009)
  • 著者名/発表者名: 岩崎(葉田野)郁, 小川健一
  • 学会等名: 第50回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 名古屋大学、名古屋市
  • 年月日: 2009-03-21
• [学会発表] 葉緑体型アルドラーゼFBA1は、FBA2・FBA3とともにヘテロ四量体を形成する (2009)
  • 著者名/発表者名: 山里明弘, 岩崎(葉田野)郁, 松本雅好, 小川健一
  • 学会等名: 第50回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 名古屋大学、名古屋市
  • 年月日: 2009-03-21
• [学会発表] シロイヌナズナチロシンフォスファターゼAtPTP1の活性およびその下流の経路に抑制的に作用する (2009)
  • 著者名/発表者名: 逸見健司, 岩渕雅樹, 小川健一
  • 学会等名: 第50回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 名古屋大学、名古屋市
  • 年月日: 2009-03-21
• [学会発表] リノレン酸による花成遅延に関与するAPETALA1 (AP1)の領域の同定 (2009)
  • 著者名/発表者名: 大野良子, 兒玉なつ美, 柳田元継, 小川健一
  • 学会等名: 第50回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 名古屋大学、名古屋市
  • 年月日: 2009-03-21
• [学会発表] 北方林樹木グイマツの花芽形成におけるLEAFY相同遺伝子の機能 (2009)
  • 著者名/発表者名: 岩崎(葉田野)郁, 内山和子, 小野清美, 渡辺一郎, 八坂通泰, 来田和人, 原登志彦, 小川健一
  • 学会等名: 日本生態学会第56回全国大会
  • 発表場所: 岩手県立大学、盛岡市
  • 年月日: 2009-03-19
• [学会発表] グルタチオンの新たな機能の発見と作物の収穫量・品質向上技術への応用の展望 (2009)
  • 著者名/発表者名: 小川健
  • 学会等名: 第46回近畿アグリハイテクシンポジウム
  • 発表場所: キャンパスプラザ京都、京都市
  • 年月日: 2009-02-24
• [学会発表] The redox regulation of fructose-1,6-bisphosphate aldolase in the Calvin cycle. (2008)
  • 著者名/発表者名: 小川健一
  • 学会等名: BMB2008
  • 発表場所: Kobe
  • 年月日: 2008-12-11
• [学会発表] The redox regulation of fructose-1, 6-bisphosphate aldolase in the Calvin cycle (2008)
  • 著者名/発表者名: Ogawa, K
  • 学会等名: BMB2008
  • 発表場所: 神戸国際会議場、神戸市
  • 年月日: 2008-12-11
• [学会発表] 収量性・成長性、耐病性の向上を可能にするためのRIBS技術 (2008)
  • 著者名/発表者名: 小川健一
  • 学会等名: 第10回RIBSバイオサイエンスシンポジウム
  • 発表場所: 岡山県国際交流センター、岡山市
  • 年月日: 2008-10-31
• [学会発表] 収穫量および果実の糖度を飛躍的に向上させる (2008)
  • 著者名/発表者名: 小川健一
  • 学会等名: JSTシンポジウムCREST12
  • 発表場所: 東京フォーラム、東京
  • 年月日: 2008-05-27
• [学会発表] カルビン回路におけるフルクトース-1,6-ビスリン酸アルドラーゼのレドックス制御 (2008)
  • 著者名/発表者名: 小川健一
  • 学会等名: 第49回植物生理学会大会
  • 年月日: 2008-03-22
• [学会発表] カルビン回路におけるフルクトース-1,6-ビスリン酸アルドラーゼのレドックス制御 (2008)
  • 著者名/発表者名: 小川健一
  • 学会等名: 第49回日本植物生理学会大会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2008-03-22
• [学会発表] グルタチオン化を受けるシロイヌナズナ葉緑体型アルドラーゼはカルビン回路におけるひとつの反応の単なるスイッチではない (2008)
  • 著者名/発表者名: 松本雅好
  • 学会等名: 第49回日本植物生理学会大会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2008-03-22
• [学会発表] 北方林針葉樹の花成と脂質のリノレン酸含量との相関 (2008)
  • 著者名/発表者名: 小川健一
  • 学会等名: 第49回日本植物生理学会大会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2008-03-22
• [学会発表] リノレン酸によるシロイヌナズナの花成とAPETALA1(AP1)の制御 (2008)
  • 著者名/発表者名: 大野良子
  • 学会等名: 第49回日本植物生理学会大会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2008-03-22
• [学会発表] シロイヌナズナチロシンフォスファーゼAtPTP1の活性は活性中心以外のシステイン残基でレドックス制御される (2008)
  • 著者名/発表者名: 逸見健司
  • 学会等名: 第49回日本植物生理学会大会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2008-03-22
• [学会発表] シロイヌナズナにおけるグルタチオン量低下による光合成への影響 (2008)
  • 著者名/発表者名: 岩崎(葉田野)郁
  • 学会等名: 第49回日本植物生理学会大会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2008-03-21
• [学会発表] 過酸化水素水で吸水したダイズの発芽・発芽後成長促進 (2008)
  • 著者名/発表者名: 平賀勧
  • 学会等名: 第49回日本植物生理学会大会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2008-03-21
• [学会発表] 光合成電子伝達変異株の探索 (2008)
  • 著者名/発表者名: 後藤栄治
  • 学会等名: 第49回日本植物生理学会大会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2008-03-20
• [学会発表] 北方林樹木グイマツのLEAFY相同遺伝子による開花制御 (2008)
  • 著者名/発表者名: 岩崎(葉田野)郁
  • 学会等名: 第55回日本生態学会福岡大会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2008-03-15
• [学会発表] チロシンフォスファターゼAtPTP1はアブシジン酸のシグナル伝達系の下流において休眠打破を抑制的に調節する (2007)
  • 著者名/発表者名: 逸見健司
  • 学会等名: 2007年日本分子生物学会年会・日本生化学会大会合同大会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2007-12-12
• [学会発表] New insight into the Calvin cycle regulation-Glutathionylation of fructose bisphosphate aldolase in response to illumination. (2007)
  • 著者名/発表者名: 小川健一
  • 学会等名: The 14^<th> International Congress on Photosynthesis Research 2007
  • 発表場所: Glasowg, UK
  • 年月日: 2007-07-23
• [学会発表] New insight into the Calvin cycle regulation-Glutathionylation of fructose bisphosphate aldolase in response to illumination (2007)
  • 著者名/発表者名: Ogawa, K
  • 学会等名: The 14th International Congress on Photosynthesis Research 2007
  • 発表場所: Glasgow, UK
  • 年月日: 2007-07-23
• [学会発表] Regulation of the Calvin cycle by glutathione. (2007)
  • 著者名/発表者名: 小川健一
  • 学会等名: The annual symposium of the Korean Society of Photoscience
  • 発表場所: Pusan, Korea
  • 年月日: 2007-06-07
• [学会発表] Regulation of the Calvin cycle by glutathione (2007)
  • 著者名/発表者名: Ogawa, K
  • 学会等名: The annual symposium of the Korean Society of Photoscience
  • 発表場所: Pusan
  • 年月日: 2007-06-07
• [学会発表] Regulation of fructose-1, 6-bisphosphate aldolase via glutathionylation in Arabidopsis chloroplasts (2007)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto, M
  • 学会等名: 日本光合成研究会シンポジウム
  • 発表場所: 岡山
• [図書] Photosynthesis 2007 : Energy from the Sun (2008)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto, M.
  • 総ページ数: 4
  • 出版者: Springer
• [備考] ホームページ等
  • URL: http://www.pref.okayama.jp/soshiki/detail.html?lif_id=79451