植物の巧妙な生存戦略 : オートファジー/小胞RCBを介した葉緑体タンパク質の分解

• 研究課題/領域番号: 20200061
• 研究種目: 新学術領域研究(研究課題提案型)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 植物栄養学・土壌学; 植物分子生物・生理学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 石田 宏幸 東北大学, 大学院・農学研究科, 准教授 (60312625)
• 研究分担者: 吉本 光希 理化学研究所, 植物免疫研究チーム, 基礎科学特別研究員 (40399316)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2010
• 研究課題ステータス: 完了 (2010年度)
• 配分額: 31,070千円 (直接経費: 23,900千円、間接経費: 7,170千円); 2010年度: 10,140千円 (直接経費: 7,800千円、間接経費: 2,340千円); 2009年度: 10,140千円 (直接経費: 7,800千円、間接経費: 2,340千円); 2008年度: 10,790千円 (直接経費: 8,300千円、間接経費: 2,490千円)
• キーワード: 細胞死 / 老化 / 植物 / オートファジー / 葉緑体

研究概要

本研究では植物の生存戦略として重要な細胞内分解システム、オートファジー、による葉緑体タンパク質の分解のメカニズムや生理的意義について解析した。そして、(1)葉緑体ストロマタンパク質を含む小胞RCBの形成がオートファジーに依存したものであること、(2)RCB形成は葉の炭水化物の飢餓と密接に関わっていること、(3)オートファジーはサリチル酸シグナリングの減衰や活性酸素種の消去を介して葉の老化を負に制御していること、を明かにした。

研究成果

• [雑誌論文] The changes of leaf carbohydrate contents as a regulator of autophagic degradation of chloroplasts via Rubisco-containing bodies during leaf senescence (2011)
  • 著者名/発表者名: Izumi M., Ishida H.
  • 雑誌名: Plant Signal Behav. 巻: 6 (In press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] The changes of leaf carbohydrate contents as a regulator of autophagic degradation of chloroplasts via Rubisco-containing bodies during leaf senescence (2011)
  • 著者名/発表者名: Izumi, M., Ishida, H.
  • 雑誌名: Plant Signal Behav. 巻: 6(In press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] The autophagic degradation of chloroplasts via Rubisco-containing bodies is specifically linked to leaf carbon status but not nitrogen status in Arabidopsis (2010)
  • 著者名/発表者名: Izumi M., Wada S., Makino A., Ishida H.
  • 雑誌名: Plant Physiol. 巻: 154 ページ: 1196-1209
  • 査読あり
• [雑誌論文] Plant autophagy puts the brakes on cell death by controlling salicylic acid signaling (2010)
  • 著者名/発表者名: Yoshimoto K.
  • 雑誌名: Autophagy 巻: 6 ページ: 192-193
  • 査読あり
• [雑誌論文] Biochemical change associated with in vivo RbcL fragmentation by reactive oxygen species under chilling-light conditions (2010)
  • 著者名/発表者名: Nakano R., Ishida H., Kobayashi M., Makino A., Mae T.
  • 雑誌名: Plant Biol. 巻: 12 ページ: 35-45
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Rab GTPase RabG3b functions in autophagy and contributes to tracheary element differentiation in Arabidopsis (2010)
  • 著者名/発表者名: Kwon S. I., Cho H. J., Jung J. H., Yoshimoto K., Shirasu K., Park O.
  • 雑誌名: Plant J. 巻: 64 ページ: 151-164
  • 査読あり
• [雑誌論文] Physiological roles of autophagy in plants: Does plant autophagy have a pro-death fybctuib? (2010)
  • 著者名/発表者名: Yoshimoto K.
  • 雑誌名: Plant Signal Behav. 巻: 5 ページ: 194-196
  • 査読あり
• [雑誌論文] Autophagy in plants and phytopathogens (2010)
  • 著者名/発表者名: Yoshimoto K., Takano Y., Sakai Y.
  • 雑誌名: FEBS Let. 巻: 584 ページ: 1350-1358
  • 査読あり
• [雑誌論文] Role of chloroplasts and other plastids in ageing and death of plants and animals: A tale of Vishnu and Shiva (2010)
  • 著者名/発表者名: Van Doom, W. G., Yoshimoto K.
  • 雑誌名: Aging Res. Rev. 巻: 9 ページ: 117-130
  • 査読あり
• [雑誌論文] 植物におけるオートファジー研究の展開 (2010)
  • 著者名/発表者名: 吉本光希
  • 雑誌名: 植物の生長調節 巻: 45 ページ: 24-32
  • NAID: 110007641950
• [雑誌論文] Physiological roles of autophagy in plants : Does plant autophagy have a pro-death function? (2010)
  • 著者名/発表者名: Yoshimoto, K.
  • 雑誌名: Plant Signaling & Behavior 巻: 5 ページ: 194-496
  • 査読あり
• [雑誌論文] Role of chloroplasts and other plastids in ageing and death of plants and animals : A tale of Vishnu and Shiva (2010)
  • 著者名/発表者名: Van Doom, W.G., Yoshimoto, K.
  • 雑誌名: Aging Res.Rev. 巻: 9 ページ: 117-130
  • 査読あり
• [雑誌論文] Biochemical changes associated with in vivo RbcL fragmentation by reactive oxygen species under chilling-light conditions (2010)
  • 著者名/発表者名: Nakano, R., Ishida, H., Kobayashi, M., Makino, A., Mae, T.
  • 雑誌名: Plant Biol. 巻: 12 ページ: 35-45
  • 査読あり
• [雑誌論文] Plant autophagy puts the brakes on cell death by controlling salicylic acid signaling. (2010)
  • 著者名/発表者名: Yoshimoto, K.
  • 雑誌名: Autophagy 巻: 6 ページ: 192-193
  • 査読あり
• [雑誌論文] Autophagy plays a role in chloroplast degradation during senescence in individually darkened leaves (2009)
  • 著者名/発表者名: Wada S., Ishida H., Izumi M., Yoshimoto K., et al
  • 雑誌名: Plant Physiol. 巻: 149 ページ: 885-893
  • 査読あり
• [雑誌論文] Autophagy of whole and partial chloroplasts in individually darkened leaves: a unique system in plants? (2009)
  • 著者名/発表者名: Ishida H., Wada S.
  • 雑誌名: Autophagy 巻: 5 ページ: 736-737
  • 査読あり
• [雑誌論文] Chloroplasts autophagy during senescence of individually darkened leaves (2009)
  • 著者名/発表者名: Wada S., Ishida H.
  • 雑誌名: Plant Signal Behav. 巻: 4 ページ: 565-567
  • 査読あり
• [雑誌論文] Autophagy negatively regulates cell death by controlling NPR1-dependent salicylic acid signaling during senescence and innate immune response in Aravidopsis (2009)
  • 著者名/発表者名: Yoshimoto K., Jikumaru Y., Kamiya Y., Kusano M., Consonni C., Panstruga R., Ohsumi Y., Shirasu K.
  • 雑誌名: Plant Cell 巻: 21 ページ: 2914-2927
  • 査読あり
• [雑誌論文] Autophagy of whole and partial chloroplasts in individually darkened leaves : a unique system in plants? (2009)
  • 著者名/発表者名: Ishida, H., Wada, S.
  • 雑誌名: Autophagy 巻: 5 ページ: 736-737
  • 査読あり
• [雑誌論文] Autophagy negatively regulates cell death by controlling NPR1-dependent salicylic acid signaling during senescence and innate immune response in Arabidopsis. (2009)
  • 著者名/発表者名: Yoshimoto, K., Jikumaru, Y., Kamiya, Y., Kusano, M., Consonni, C., Panstruga, R., Ohsumi, Y., Shirasu, K.
  • 雑誌名: Plant Cell 巻: 21 ページ: 2914-2927
  • 査読あり
• [雑誌論文] Autophagy plays a role in chloroplast degradation during senescence in individually darkened leaves (2009)
  • 著者名/発表者名: Wada, S., Ishida, H., Izumi, M., Yoshimoto, K, et.al.
  • 雑誌名: Plant Physiology 149 ページ: 885-893
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mobilization of Rubisco and stroma-localized fluorescent proteins of chloroplasts to the vacuole by an ATG gene-dependent autophagic process (2008)
  • 著者名/発表者名: Ishida H., Yoshimoto K., et al.
  • 雑誌名: Plant Physiol. 巻: 148 ページ: 142-155
  • 査読あり
• [雑誌論文] Chloroplasts are partially mobilized to the vacuole by autophagy (2008)
  • 著者名/発表者名: Ishida H., Yoshimoto K.
  • 雑誌名: Autophagy 巻: 4 ページ: 961-962
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rubisco and Photosynthesis in cereal crops (2008)
  • 著者名/発表者名: Makino A., Ishida H.
  • 雑誌名: Tohoku Journal of Agricultural Research 巻: 58 ページ: 127-135
• [雑誌論文] 葉緑体タンパク質の分解とオートファジー (2008)
  • 著者名/発表者名: 石田宏幸, 和田慎也
  • 雑誌名: 光合成研究 巻: 53 ページ: 89-94
• [雑誌論文] Mobilization of Rubisco and stroma-localized fluorescent proteins of chloroplasts to the vacuole by an ATG genede-pendent autophagic process (2008)
  • 著者名/発表者名: Ishida, H., Yoshimoto, K, et.al.
  • 雑誌名: Plant Physiology 148 ページ: 142-155
  • 査読あり
• [雑誌論文] Chloroplasts are partially mobilized to the vacuole by autophagy (2008)
  • 著者名/発表者名: Ishida, H. and Yoshimoto, K
  • 雑誌名: Autophagy 4 ページ: 961-962
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rubisco and photosynthesis in cereal crops (2008)
  • 著者名/発表者名: Makino, A. and Ishida, H
  • 雑誌名: Tohoku Journal of Agricultural Research 58 ページ: 127-135
• [雑誌論文] 葉緑体タンパク質の分解とオートファジー (2008)
  • 著者名/発表者名: 石田宏幸、和田慎也
  • 雑誌名: 光合成研究 53 ページ: 89-94
• [学会発表] オートファジーによる葉緑体タンパク質の分解 (2011)
  • 著者名/発表者名: 石田宏幸
  • 学会等名: 日本植物生理学会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2011-03-22
• [学会発表] シロイヌナズナにおけるRBCS1Aおよび3Bの変異が葉のRubisco量に与える影響の解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 泉正範, 角田穂奈美, 鈴木雄二, 牧野周, 石田宏幸
  • 学会等名: 日本植物生理学会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2011-03-22
• [学会発表] 植物オートファジーによる細胞死の制御 (2011)
  • 著者名/発表者名: 吉本光希, 他
  • 学会等名: 日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2011-03-22
• [学会発表] オートファジーによる葉緑体タンパク質の分解 (2011)
  • 著者名/発表者名: 石田宏幸
  • 学会等名: 日本植物生理学会
  • 発表場所: 仙台、東北大学
  • 年月日: 2011-03-22
• [学会発表] シロイヌナズナにおけるRBCS1Aおよび3Bの変異が葉のRubisco量に与える影響の解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 泉正範, 角田穂奈美, 鈴木雄二, 牧野周, 石田宏幸
  • 学会等名: 日本植物生理学会
  • 発表場所: 仙台、東北大学
  • 年月日: 2011-03-22
• [学会発表] 植物オートファジーによる細胞死の制御 (2011)
  • 著者名/発表者名: 吉本光希
  • 学会等名: 日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 仙台市
  • 年月日: 2011-03-22
• [学会発表] 老化・病原菌感染時における植物オートファジーの役割 (2010)
  • 著者名/発表者名: 吉本光希, 他
  • 学会等名: 日本植物学会
  • 発表場所: 春日井市
  • 年月日: 2010-09-10
• [学会発表] Plant autophagy negatively regulates cell death by controlling salicylic acid signaling during senescence and the innate immune response (2010)
  • 著者名/発表者名: Yoshimoto K., et al.
  • 学会等名: 21st International Conference on Arabidopsis Research
  • 発表場所: 横浜市
  • 年月日: 2010-06-07
• [学会発表] A key factor for the autophagy of chloroplasts; the production of Rubisco-containing bodies is specifically linked to leaf carbon status but not nitrogen status in Arabidopsis (2010)
  • 著者名/発表者名: Izumi M., Makino A., Ishida H.
  • 学会等名: The 21st International Conference on Arabidopsis Research
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2010-06-07
• [学会発表] A key factor for the autophagy of chloroplasts ; the production of Rubisco-containing bodies is specifically linked to leaf carbon status but not nitrogen status in Arabidopsis (2010)
  • 著者名/発表者名: Izumi M., Makino A., Ishida H.
  • 学会等名: The 21st International Conference on Arabidopsis Research
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2010-06-07
• [学会発表] Plant autophagy negatively regulates cell death by controlling salicylic acid signaling during senescence and the innate immune response (2010)
  • 著者名/発表者名: 吉本光希
  • 学会等名: 21^<st> International Conference on Arabidopsis Research
  • 発表場所: 横浜市
  • 年月日: 2010-06-07
• [学会発表] オートファジー能欠損シロイヌナズナにおけるプログラム細胞死の原因は過剰なサリチル酸シグナリングである (2010)
  • 著者名/発表者名: 吉本光希, 他
  • 学会等名: 日本植物病理学会大会
  • 発表場所: 京都市
  • 年月日: 2010-04-20
• [学会発表] 植物オートファジーはサリチル酸シグナリングを抑制し細胞死に歯止めをかける (2010)
  • 著者名/発表者名: 吉本光希, 軸丸裕介, 神谷勇治, 草野都, 大隅良典, 白須賢
  • 学会等名: 日本植物生理学会
  • 発表場所: 熊本大学
  • 年月日: 2010-03-21
• [学会発表] シロイヌナズナにおけるデンプン代謝の変異がRCBの形成に及ぼす影響の解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 泉正範, 石田宏幸, 牧野周
  • 学会等名: 日本植物生理学会
  • 発表場所: 熊本大学
  • 年月日: 2010-03-20
• [学会発表] シロイヌナズナにおけるRubisco-containing body (RCB)形成の栄養要因に対する応答の解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 泉正範, 牧野周, 石田宏幸
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会
  • 発表場所: 北海道
• [学会発表] A possible role for plastid stromules in the autophagic transfer of stromal proteins to the vacuole (2010)
  • 著者名/発表者名: Ishida H., Izumi M., Yoshimoto K., Hanson M. R., Makino A.
  • 学会等名: Gordon Research conference 'Mitochondria and Chloroplasts'
  • 発表場所: バルガ, イタリア
• [学会発表] The autophagic degradation of chloroplasts via Rubisco-containing bodies is specifically linked to leaf carbon status but not nitrogen status in Arabidopsis (2010)
  • 著者名/発表者名: Izumi M., Makino A., Ishida H.
  • 学会等名: Gordon Research conference 'Mitochondria and Chloroplasts'
  • 発表場所: バルガ, イタリア
• [学会発表] The impact of autophagic degradation in chloroplasts and other organelles during leaf senescence of Arabidopsis (2010)
  • 著者名/発表者名: Wada S., Ishida H., Yoshimoto K., Ohsumi Y., Makino A.
  • 学会等名: Gordon Research conference 'Mitochondria and Chloroplasts'
  • 発表場所: バルガ, イタリア
• [学会発表] A possible role for plastid stromules in the autophagic transfer of stromal proteins to the vacuole (2010)
  • 著者名/発表者名: Ishida, H., Izumi, M., Yoshimoto, K., Hanson, M.R., Makino, A.
  • 学会等名: Gordon Research conference 'Mitochondria and Chloroplasts'
  • 発表場所: バルガ、イタリア
• [学会発表] The autophagic degradation of chloroplasts via Rubisco-containing bodies is specifically linked to leaf carbon status but not nitrogen status in Arabidopsis (2010)
  • 著者名/発表者名: Izumi, M., Makino, A., Ishida, H.
  • 学会等名: Gordon Research conference 'Mitochondria and Chloroplasts'
  • 発表場所: バルガ、イタリア
• [学会発表] The impact of autophagic degradation in chloroplasts and other organelles during leaf senescence of Arabidopsis (2010)
  • 著者名/発表者名: Wada, S., Ishida, H., Yoshimoto, K., Ohsumi, Y., Makino, A.
  • 学会等名: Gordon Research conference 'Mitochondria and Chloroplasts'
  • 発表場所: バルガ、イタリア
• [学会発表] シロイヌナズナ切離葉における栄養要因がRCBの形成に及ぼす影響の解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 泉正範, 石田宏幸, 牧野周
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会
  • 発表場所: 京都大学
  • 年月日: 2009-09-15
• [学会発表] シロイヌナズナ切離葉におけるRCBの形成に影響を及ぼす要因の解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 泉正範, 石田宏幸, 牧野周
  • 学会等名: 日本植物生理学会
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 2009-03-22
• [学会発表] シロイヌナズナ個別暗処理葉におけるオートファジーに依存した葉緑体の分解 (2009)
  • 著者名/発表者名: 和田慎也, 石田宏幸, 吉本光希, 他
  • 学会等名: 日本植物生理学会
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 2009-03-22
• [学会発表] シロイヌナズナの切離葉におけるRCBの形成に影響を及ぼす要因の解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 泉正範、石田宏幸、牧野周
  • 学会等名: 日本植物生理学会
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 2009-03-22
• [学会発表] The role of autophagy in nutrient starvation and aging (2009)
  • 著者名/発表者名: Yoshimoto K., Ishida H., et al.
  • 学会等名: International Symposium on Autophagy
  • 発表場所: 大津プリンスホテル
• [学会発表] The analysis of factors affecting the creation of Rubisco-containing bodies (RCBs), a specific autophagic process for chloroplast degradation in plants (2009)
  • 著者名/発表者名: Izumi M., Ishida H., Makino A.
  • 学会等名: International Symposium on Autophagy
  • 発表場所: 大津プリンスホテル
• [学会発表] The chloroplast degradation in two different pathways in individually darkened leaves of Arabidopsis by autophagy (2009)
  • 著者名/発表者名: Wada S., Ishida H., Yoshimoto K., et al.
  • 学会等名: International Symposium on Autophagy
  • 発表場所: 大津プリンスホテル
• [学会発表] he chloroplast degradation in two different pathways in individually darkened leaves of Arabidopsis by autophagy (2009)
  • 著者名/発表者名: Wada, S., Ishida, H., et al
  • 学会等名: International Symposium on Autophagy
  • 発表場所: 大津プリンスホテル
• [学会発表] 膜小胞RCBを介した液胞におけるRubiscoの分解 (2008)
  • 著者名/発表者名: 泉正範, 石田宏幸, 牧野周
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会
  • 発表場所: 名古屋市立大学
  • 年月日: 2008-09-09
• [学会発表] シロイヌナズナの個葉・固体暗処理による老化誘導とオートファジーによる葉緑体分解 (2008)
  • 著者名/発表者名: 和田慎也, 石田宏幸, 吉本光希, 他
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会
  • 発表場所: 名古屋市立大学
  • 年月日: 2008-09-09
• [学会発表] シロイヌナズナの個葉・個体暗処理による老化誘導とオートファジーによる葉緑体分解 (2008)
  • 著者名/発表者名: 和田慎也、石田宏幸、吉本光希, 他
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会
  • 発表場所: 名古屋市立大学
  • 年月日: 2008-09-09
• [図書] Rubisco turnover and nitrogen in a leaf. Nitorgen assimilation in plants, Ohyama, T. and Sueyoshi, K. Eds., Chapter 19 (2010)
  • 著者名/発表者名: Ishida H., Suzuki Y., Makino A.
  • 出版者: Research Sinpost, Kerala, India
• [図書] Protein turnover in grass leaves. Advances in Botanical Research, Vol. 54, Kader, J.C. and Delseny, M. Eds. (2010)
  • 著者名/発表者名: Irving L. J., Suzuki Y., Ishida H., Makino A.
  • 出版者: Elsevier, Amsterdam, Netherlands