分子シグナル解析によるストレス抵抗性植物の育種基盤

• 研究課題/領域番号: 20380004
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 育種学
• 研究機関: 埼玉大学 (2009-2010); 東京大学 (2008)
• 研究代表者: 内宮 博文 埼玉大学, 環境科学研究センター, 教授 (50142229)
• 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: 18,720千円 (直接経費: 14,400千円、間接経費: 4,320千円); 2010年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円); 2009年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円); 2008年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円)
• キーワード: ストレス応答 / シグナル因子 / NAD / 補酵素 / 代謝物質 / 遺伝子 / 酸化還元反応 / 分子育種 / 代謝物 / シロイヌナズナ / イネ / NADK / CE-MS / 代謝解析 / 光合成

研究概要

植物におけるストレス応答は、活性酸素などに対する細胞機能の防御反応でもある。酸化還元物として主要な役割を担うニコチンアミドヌクレオチド補酵素は典型的な制御因子である。本研究では、植物の外的環境応答を解析するため補酵素代謝系に焦点を当て、ストレス抵抗性植物分子育種の基盤構築を試みた。イネやアラビトプシスを対象とし、遺伝子発現と代謝解析の結果、補酵素をコードする遺伝子により耐性植物の作出を実証した。

研究成果

• [雑誌論文] Fate of 13C in Metabolic Pathways and Effects of High CO2 on the Alteration of Metabolites in Rumex obtusifolius L. (2011)
  • 著者名/発表者名: Miyagi, A., 0Takahara, K., Kasajima, I., Takahashi, H., Kawai-Yamada, M., Uchimiya, H.
  • 雑誌名: Metabolomics 巻: 7 ページ: 524-535
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nicotinate/nicotinamide mononucleotide adenyltransferase-mediated regulation of NAD biosynthesis protects guard cells from reactive oxygen species in ABA-mediated stomatal movement in Arabidopsis (2010)
  • 著者名/発表者名: Hashida, S-N., Takahashi, H., Takahara, K., Nagano, M., Kawai-Yamada, M., Shoji, K., Goto, F., Yoshihara, T., Uchimiya, H.
  • 雑誌名: Journal of Experimental Botany 巻: 61 ページ: 3813-3825
  • 査読あり
• [雑誌論文] Metabolome and photochemical analysis of rice plants over-expressing Arabidopsis NAD kinase gene (2010)
  • 著者名/発表者名: Takahara, K., Kasajima, I., Takahashi, H., Hashida, S., Itami, T, Onodera, H., Toki. S., Yanagisawa, S, Kawai-Yamada, M., Uchimiya, H.
  • 雑誌名: Plant Physiology 巻: 152 ページ: 1863-1873
  • 査読あり
• [雑誌論文] Targeted metabolomics in an intrusive weed, Rumex obtusifolius L., grown under different environmental conditions reveals alterations of organ related metabolite pathway (2010)
  • 著者名/発表者名: Miyagi, A., Takahara, K., Takahashi, H., Kawai-Yamada, M., Uchimiya, H.
  • 雑誌名: Metabolomics 巻: 6 ページ: 497-510
  • 査読あり
• [雑誌論文] Loss of calmodulin binding to bax inhibitor-1 affects pseudomonas-mediated hypersensitive response-associated cell death in Arabidopsis thaliana (2009)
  • 著者名/発表者名: Kawai-Yamada, M., Hori, Z., Ogawa, T., Ihara-Ohori, Y., Tamura, T., Nagano, M., Ishikawa, T., Uchimiya, H.
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 巻: 284 ページ: 27998-28003
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pleiotropic Modulation of Carbon and Nitrogen Metabolism in Arabidopsis Plants Over expressing the NAD kinase2 Gene (2009)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, H., Takahara, K., Hashida, S-N., Hirabayashi, T., Fujimori, T., Kawai-Yamada, M., Yamaya, T., Yanagisawa, S., Uchimiya, H.
  • 雑誌名: Plant Physiology 巻: 151 ページ: 100-113
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pleiotropic modulation of carbon and nitrogen metabolism in Arabidopsis plants overexpressing NAD kinase 2 gene (2009)
  • 著者名/発表者名: Takahashi,H., Takahara, K., Hashida, S-N., Hirabayashi, T., Fujimori, T., Kawai-Yamada,M., Yamaya,T., Yanagisawa, S., Uchimiya,H.
  • 雑誌名: Plant Physiol 巻: 151 ページ: 100-113
  • 査読あり
• [雑誌論文] Metabolite Profiling by capillary electrophoresis-mass spectrometry reveals aberrant putrescine accumulation associated with idiopathic symptoms of gentian plants (2009)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, H., Munemura,I., Nakatsuka,T., Nishihara,M., Uchimiya,H.
  • 雑誌名: Journal of Horicultural Science Biotechnology 巻: 84 ページ: 312-318
  • 査読あり
• [雑誌論文] Loss of calmodulin binding to bax inhibitor-1 affects pseudomonas mediated presensitive respose-cell death in Arabidopsis thaliana (2009)
  • 著者名/発表者名: Kawai-Yamada,M., Hori,Z., Ogawa,T., Ihara-Ohori,Y., Tamura, T., Nagano, M., Ishikawa, T., Uchimiya,H.
  • 雑誌名: J.Biol. Chem. 巻: 284 ページ: 27998-28003
  • 査読あり
• [雑誌論文] Estimation of the relative sizes of rate constants for chlorophyll de-excitation processes through comparison of inverse fluorescence intensities (2009)
  • 著者名/発表者名: Kasajima I., Takahara K., Kawai-Yamada M., Uchimiya H.
  • 雑誌名: Plant Cell Phys. 巻: 50 ページ: 1600-1616
  • NAID: 10027343022
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nakasone A., Kawai-Yamada M., Kiyosue T., Narumi I., Uchimiya H., Oono Y., A gene encoding SMALL CIDIC PROTEIN 2 potentially mediates the response to synthetic auxin, 2,4-dichlorophenozyacetic acid, in Arabidopsis thaliana. (2009)
  • 著者名/発表者名: Kawai-Yamada, M., Hori,Z., Ogawa, T., Ihara-Ohori, Y., Tamura,T., Nagano,M., Ishikawa, T., Uchimiya,H.
  • 雑誌名: J.Plant Phys. 巻: 166 ページ: 1306-1313
  • 査読あり
• [雑誌論文] Functional association of cell death suppressor, Arabidopsis Bax Inhibitor-1, with fatty acid 2-hydroxylation through cytochrome b_5 (2009)
  • 著者名/発表者名: Nagano M., Ihara-Ohori Y., Imai H., Inada N., Fujimoto M., Tsutsumi N., Uchimiya H., Kawai-Yamada M.
  • 雑誌名: Plant J. 巻: 58 ページ: 122-134
  • 査読あり
• [雑誌論文] CO2 regulator SLAC1 and its homologues are essential for anion homeostasis in plant cells (2008)
  • 著者名/発表者名: Negi, J., Matsuda, O., Nagasawa, T., Oba, Y., Takahashi, H., Kawai-Yamada, M., Uchimiya, H., Hashimoto, M., Iba, K.
  • 雑誌名: Nature 巻: 452 ページ: 483-488
  • 査読あり
• [雑誌論文] Difference in metabolite levels between photoatotrophic and photomixotrophic cultures of Synechocystis sp. PCC 6803 examined by capillary electrophoresis electrospray ionization mass spectrometry. (2008)
  • 著者名/発表者名: Takahashi H, Uchirniya H, Hihara Y
  • 雑誌名: J. Exp. Bot. 59 ページ: 3009-3018
  • 査読あり
• [雑誌論文] The cell death factor, cell wall elicitor of rice blast fungus (Magnaporthe grisea) causes metabolic alterations including GABA shunt in rice cultured cells. (2008)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, H., Matsumura, H., Kaw ai-Yamada, M., and Uchimiya, H.
  • 雑誌名: Plant Sig. Behay. 3 ページ: 1-9
  • 査読あり
• [雑誌論文] CO2 regulator SLAC1 and its homologues are essential for anion homeostasis in plant cells. (2008)
  • 著者名/発表者名: Negi, J., O. Matsuda, T. Nagasawa, Y. Oba, H. Takahashi, M. Kawai-Yamada, H. Uchimiya, M. Hashimoto & K. lba
  • 雑誌名: Nature 452 ページ: 483-488
  • 査読あり
• [学会発表] 光阻害耐性のイネ品種間差 (2011)
  • 著者名/発表者名: 笠島一郎、高原健太郎、川合真紀、内宮博文
  • 学会等名: 日本育種学会第117会講演会
  • 発表場所: 京都大学吉田キャンパス
  • 年月日: 2011-03-27
• [学会発表] 光阻害耐性のイネ品種間差 (2010)
  • 著者名/発表者名: 笠島一郎, 高原健太郎, 川合真紀, 内宮博文
  • 学会等名: 日本育種学会第117会講演会
  • 発表場所: 京都大学吉田キャンパス
  • 年月日: 2010-03-27
• [学会発表] ニコチンアミド補酵素代謝を改変した形質転換イネの解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 高原健太郎、笠島一郎、小野寺治子、土岐精一、川合真紀、内宮博文
  • 学会等名: 日本育種学会 第115回講演会
  • 発表場所: つくば国際会議場
  • 年月日: 2010-03-27
• [学会発表] パルス変調クロロフィル蛍光測定を利用したイネ品種間差の解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 笠島一郎、高原健太郎、川合真紀、内宮博文
  • 学会等名: 日本育種学会 第115回講演会
  • 発表場所: つくば国際会議場
  • 年月日: 2010-03-27
• [学会発表] 細胞死抑制因子Bax inhibitor-1過剰発現イネの代謝適応とストレス耐性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 細胞死抑制因子Bax inhibitor-1過剰発現イネの代謝適応とストレス耐性
  • 学会等名: 日本育種学会 第115回講演会
  • 発表場所: つくば国際会議場
  • 年月日: 2010-03-27
• [学会発表] 強害帰化雑草エゾノギシギシの器官別メタボローム解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 宮城敦子, 高原健太郎, 川合真紀, 内宮博文
  • 学会等名: 第5回メタボロームジンポジウム
  • 発表場所: 慶応義塾大学先端生命科学研究所(山形)
• [学会発表] Physiological and genetic studies of natural variations in tolerance of photoinhibition in rice (2009)
  • 著者名/発表者名: Ichiro Kasajima, Kentarou Takahara, Tosio Yamamoto, Masahiro Yano, Maki Kawai-Yamada, Hirofumi Uchimiy
  • 学会等名: 6^<th> International Rice Genetics Symposium
  • 発表場所: Manila Hotel
  • 年月日: 2009-11-19
• [学会発表] ニコチンアミド補酵素生合成を改変した形質転換イネの解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 高原健太郎、笠島一郎、小野寺治子、土岐精一、川合真紀、内宮博文
  • 学会等名: 第27回 日本植物細胞分子生物学会
  • 発表場所: 日本大学生物資源科学部
  • 年月日: 2009-07-30
• [学会発表] パルス変調クロロフィル蛍光測定を利用したイネ品種間差の解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 高橋秀行、中塚貴司、西原昌宏、内宮博文, 代謝解析によるリンドウこぶ症発症原因の探索
  • 学会等名: 第27回 日本植物細胞分子生物学会
  • 発表場所: 日本大学生物資源科学部
  • 年月日: 2009-07-30
• [学会発表] イネのクロロフィル蛍光パラメーターとストレス耐性解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 笠島一郎、高原健太郎、川合真紀、内宮博文
  • 学会等名: 第27回 日本植物細胞分子生物学会
  • 発表場所: 日本大学生物資源科学部
  • 年月日: 2009-07-30
• [学会発表] ニコチンアミド補酵素生合成を改変した形質転換イネの解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 高原健太郎, 笠島一郎, 小野寺治子, 土岐精一, 川合真紀, 内宮博文
  • 学会等名: 第27回日本植物細胞分子生物学会(藤沢)大会・シンポジウム
  • 発表場所: 日本大学生物資源科学部湘南キャンパス
• [学会発表] パルス変調クロロフィル蛍光測定を利用したイネ品種間差の解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 笠島一郎, 高原健太郎, 川合真紀, 内宮博文
  • 学会等名: 日本育種学会第115回講演会
  • 発表場所: つくば国際会議場
• [学会発表] NAD生合成酵素NMNATによる気孔閉鎖運動の制御 (2009)
  • 著者名/発表者名: 橋田慎之介, 高橋秀行, 高原健太郎, 長野稔, 川合真紀, 内宮博文
  • 学会等名: 第50回植物生理学会年会
  • 発表場所: 名古屋大学東山キャンパス
• [学会発表] 葉緑体局在型NADリン酸化酵素の高発現がイネの酸化ストレス耐性と一次代謝に及ぼす影響 (2008)
  • 著者名/発表者名: 高原健太郎, 高橋秀行, 小野寺治子, 土岐精一, 川合真紀, 内宮博文
  • 学会等名: 日本育種学会第114回講演会
  • 発表場所: 滋賀県立大学
• [学会発表] タデ科ギシギシ属植物の代謝物解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 宮城敦子, 高橋秀行, 西村芳樹, 高原健太郎, 手塚修文, 川合真紀, 内宮博文
  • 学会等名: 日本植物学会72回大会
  • 発表場所: 高知大学朝倉キャンパス
• [学会発表] EFFECTS OF OVEREXPRESSION OF AN ARABIDOPSIS NAD KINASE IN THE CHLOROPLAST OF RICE PLANTS ON TOLERANCE TO OXIDATIVE STRESS AND PRIMARY METABOLISM (2008)
  • 著者名/発表者名: Takahara, K., Takahashi, H., Onodera, H., Toki, S., Kawai-Yamada, M., Uchimiya, H.
  • 学会等名: 5th International Conference on Plant Metabolomics
  • 発表場所: Pacifico Yokohama-JAPAN
• [図書] Molecular and Genomic Foundation (2010)
  • 著者名/発表者名: Das, A., Kawai-Yamada, M., Uchimiya, H.
  • 出版者: Programmed Cell Death in Plants, Abiotic Stress Adaptation in Plants : Physiological
• [図書] Programmed Cell Death in Plants, Abiotic Stress Adaptation in Plants : Physiological (2010)
  • 著者名/発表者名: Das, A., Kawai-Yamada, M., Uchimiya, H.
  • 総ページ数: 12
  • 出版者: Molecular and Genomic Foundation (Spreiger)
• [備考] 埼玉大学環境科学研究センター
  • URL: http://iest.saitama-u.ac.jp/