植物生細胞における栄養輸送とチャンネル制御の直接計測

• 研究課題/領域番号: 20053002
• 研究種目: 特定領域研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: GOTO Derek (GOTO DEREK) 北海道大学, 創成研究機構, 特任助教 (40419205)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2009
• 研究課題ステータス: 完了 (2009年度)
• 配分額: 4,800千円 (直接経費: 4,800千円); 2009年度: 2,400千円 (直接経費: 2,400千円); 2008年度: 2,400千円 (直接経費: 2,400千円)
• キーワード: 植物 / 栄養応答 / 栄養輸送 / 根

研究概要

研究目的は、植物細胞内の栄養輸送に関する事象をライブ観察するために、新たな試みを確立させることである。本年、東北大学工学研究科、魚住信之教授並びに福井県立大学、日び隆雄准教授との継続中の共同研究において、カリウム膜チャンネルKATIの特異20アミノ酸領域を発見した。この特異残基は、SnRK2.6の標的である。更に、残基のリン酸化反応はチャンネル活性の調節に相関している(Sato et al. 2009)。KATI内のSnRK2.6の標的領域が解明され、相互作用系ペプチドは新規指示薬として適切か否かの検査が可能になった。無細胞系法は、検査工程で変異と変異誘発機能を増大させるために選択された。二つの合成ペプチドは、リン酸化反応前とリン酸化反応後のKATIチャンネルタンパク質の状態と一致するよう造られた。並行検査はKATI相互作用系ペプチドを明らかにした。栄養輸送は、モデル植物の細い半透明の根を用い、蛍光造影基盤の10ものツールを使用し研究されている。トマトのような太い根を持つ植物の内皮と内鞘の蛍光基盤造影は困難であった。本年度、根内で核ターゲット系蛍光タンパク質が発現する遺伝子組換えトマトの栽培が成功している。このトマトと無処理組織の薄片を使用する事により、YFPのような常時観察できる蛍光タンパク質でトマト根の内鞘細胞を表示可能にした。栄養輸送の調査は、イメージ最適化が可能な濃密な細胞質である根全体め現象に関連する。モデルシステムとして誘導追跡可能なため観察に、寄生性根コブセンチュウを使用した。センチュウは根内で移動するため追跡方法が大きな課題だったが、本研究においてそれを解決することができた。生きているセンチュウに蛍光マークを付けるという新たな手法が確立し、センチュウが植物根に侵入する過程と栄養運搬細胞の始動の画像化に成功した。(執筆中)

研究成果

• [雑誌論文] Threonine at position 306 of the KAT1 potassium channel is essential for channel activity and is a target site for ABA-activated SnRK2/OST1/SnRK2.6 protein kinase (2009)
  • 著者名/発表者名: Sato A, Sato Y, Fukao Y, Fujiwara M, Umezawa T, Shinozaki K, Hibi T, Taniguchi M, Miyake H, Goto DB, Uozumi N
  • 雑誌名: Biochemical Journal 424 ページ: 439-448
  • 査読あり
• [雑誌論文] CNI1/ATL31, a RING type ubiquitin ligase that functions in the Carbon/Nitrogen response for growth phase transition in Arabidopsis seedlings (2009)
  • 著者名/発表者名: Sato T, Maekawa S, Yasuda S, Sonoda Y, Katoh E, Ichikawa T, Nakazawa M, Seki M, Shinozaki K, Matsui M, Goto DB, Ikeda A, Yamaguchi J
  • 雑誌名: Plant Journal 60 ページ: 852-864
  • 査読あり
• [学会発表] How does a parasitic nematode change the function of plant root cells? (2010)
  • 著者名/発表者名: GOTO Derek
  • 学会等名: CSIRO-Plant Industry Seminar
  • 発表場所: キャンベラ、オーストラリア
  • 年月日: 2010-02-18
• [学会発表] Initiation of specialised nutrient transfer within plant roots by a sedentary parasite (2010)
  • 著者名/発表者名: GOTO Derek
  • 学会等名: International Symposium on Plant Membrane Transport
  • 発表場所: 東京大学、東京、日本
• [学会発表] Elucidating how root-knot nematodes establish permanent feeding sites within plant roots (2010)
  • 著者名/発表者名: GOTO Derek
  • 学会等名: 6th International Symposium on Solanaceae Genome Research 2010
  • 発表場所: 東北大学、仙台、日本
• [学会発表] Micro-Tom as a powerful model for studying root-knot nematode infection of plants (2010)
  • 著者名/発表者名: GOTO Derek
  • 学会等名: 第51回日本植物生理学会
  • 発表場所: 熊本、日本
• [学会発表] Studying living roots at the cellular level (2008)
  • 著者名/発表者名: Goto Derek
  • 学会等名: 日本農芸化学会中四国支部「農芸化学の未来開拓セミナー」
  • 発表場所: 岡山大学津島キャンパス
• [学会発表] 植物寄生ネコブセンチュウが作物の根に感染する過程概略 (2008)
  • 著者名/発表者名: Goto Derek
  • 学会等名: 食料, エネルギーおよび産業のための持続的農業に関する国際会議(ICSA^*)
  • 発表場所: 北海道大学
• [備考]
  • URL: http://gotolab.cris.hokudai.ac.jp/
• [備考] Goto Laboratory
  • URL: http://gotolab.cris.hokudai.ac.jp/main/Derek_Goto_Lab.html