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細胞膜ナノドメインを基軸とする植物免疫経路の解明

研究課題

研究課題/領域番号 20K05966
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
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
研究機関立命館大学

研究代表者

長野 稔  立命館大学, 生命科学部, 講師 (80598251)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワードスフィンゴ脂質 / 細胞膜 / ナノドメイン / シロイヌナズナ / 免疫 / 植物免疫
研究開始時の研究の概要

細胞膜にはナノドメインと呼ばれる、特殊で微小な領域が点在している。これまでにナノドメインが植物免疫に関与することが示唆されてきたが、具体的な機能は未解明であった。我々はナノドメインが減少したシロイヌナズナ変異体を用いることにより、植物免疫の主要な経路を担うタンパク質の複数がナノドメイン上に存在することを見出した。本研究では、同定したタンパク質とナノドメインの関係や、それらタンパク質を介した経路におけるナノドメインの機能を明らかにすることにより、ナノドメインが制御する植物免疫機構を解明する。

研究成果の概要

細胞膜にはナノドメインと呼ばれる、スフィンゴ脂質とステロールを中心とした脂質とタンパク質が集積した特殊な微小領域が点在する。研究代表者はスフィンゴ脂質を改変することにより、ナノドメインが減少したシロイヌナズナ変異体を作出した。その変異体を用いた解析により、シロイヌナズナにおいて病害応答時にナノドメインが活性酸素種の産生を正に制御することを明らかにした。また、植物ナノドメインの簡易的な可視化方法も確立した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

ナノドメインは細胞膜に点在する特殊な領域であり、様々なタンパク質の相互作用や活性化の足場となる。本研究により、植物のナノドメインが耐病性タンパク質を制御することにより、免疫に関与することを明らかにした。この結果は、複雑に制御される植物免疫の解明に、細胞膜の視点から貢献するとともに、将来的に耐病性を強化した作物の作出に繋がると期待できる。

報告書

(5件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (33件)

すべて 2024 2023 2022 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 4件、 査読あり 8件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (23件) (うち国際学会 6件、 招待講演 4件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] ボルドー大学/フランス国立科学研究センター(フランス)

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [雑誌論文] NAC domain transcription factors VNI2 and ATAF2 form protein complexes and regulate leaf senescence2023

    • 著者名/発表者名
      Nagahage Isura Sumeda Priyadarshana、Matsuda Kohei、Miyashita Kyoko、Fujiwara Sumire、Mannapperuma Chanaka、Yamada Takuya、Sakamoto Shingo、Ishikawa Toshiki、Nagano Minoru、Ohtani Misato、Kato Ko、Uchimiya Hirofumi、Mitsuda Nobutaka、Kawai‐Yamada Maki、Demura Taku、Yamaguchi Masatoshi
    • 雑誌名

      Plant Direct

      巻: 7 号: 9

    • DOI

      10.1002/pld3.529

    • 関連する報告書
      2023 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] MHP1 and MHL generate odd-chain fatty acids from 2-hydroxy fatty acids in sphingolipids and are related to immunity in Arabidopsis thaliana2023

    • 著者名/発表者名
      Ushio Marina、Ishikawa Toshiki、Matsuura Takakazu、Mori Izumi C.、Kawai-Yamada Maki、Fukao Yoichiro、Nagano Minoru
    • 雑誌名

      Plant Science

      巻: 336 ページ: 111840-111840

    • DOI

      10.1016/j.plantsci.2023.111840

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Zinc deficiency‐induced defensin‐like proteins are involved in the inhibition of root growth in <i>Arabidopsis</i>2023

    • 著者名/発表者名
      Kimura Sachie、Vaattovaara Aleksia、Ohshita Tomoya、Yokoyama Kotomi、Yoshida Kota、Hui Agnes、Kaya Hidetaka、Ozawa Ai、Kobayashi Mami、Mori Izumi C.、Ogata Yoshiyuki、Ishino Yoko、Sugano Shigeo S.、Nagano Minoru、Fukao Yoichiro
    • 雑誌名

      The Plant Journal

      巻: 115 号: 4 ページ: 1071-1083

    • DOI

      10.1111/tpj.16281

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Loss of peroxisomal NAD kinase 3 (NADK3) affects photorespiration metabolism in Arabidopsis2023

    • 著者名/発表者名
      Shota Suzuki, Daimu Tanaka, Atsuko Miyagi, Kentaro Takahara, Masaru Kono, Chaomurilege, Ko Noguchi, Toshiki Ishikawa, Minoru Nagano, Masatoshi Yamaguchi, Maki Kawai-Yamada
    • 雑誌名

      Journal of Plant Physiology

      巻: 283 ページ: 153950-153950

    • DOI

      10.1016/j.jplph.2023.153950

    • 関連する報告書
      2023 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] 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 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Biophysical analysis of the plant-specific GIPC sphingolipids reveals multiple modes of membrane regulation2021

    • 著者名/発表者名
      Mamode Cassim Adiilah、Navon Yotam、Gao Yu、Decossas Marion、Fouillen Laetitia、Grelard Axelle、Nagano Minoru、Lambert Olivier、Bahammou Delphine、Van Delft Pierre、Maneta-Peyret Lilly、Simon-Plas Francoise、Heux Laurent、Jean Bruno、Fragneto Giovanna、Mortimer Jenny C.、Deleu Magali、Lins Laurence、Mongrand Sebastien
    • 雑誌名

      Journal of Biological Chemistry

      巻: - ページ: 100602-100602

    • DOI

      10.1016/j.jbc.2021.100602

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / 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 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] An Arabidopsis NAC domain transcription factor, ATAF2, promotes age‐dependent and dark‐induced leaf senescence2020

    • 著者名/発表者名
      Nagahage Isura Sumeda Priyadarshana、Sakamoto Shingo、Nagano Minoru、Ishikawa Toshiki、Mitsuda Nobutaka、Kawai‐Yamada Maki、Yamaguchi Masatoshi
    • 雑誌名

      Physiologia Plantarum

      巻: 170 号: 2 ページ: 299-308

    • DOI

      10.1111/ppl.13156

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] MAIGO3は小胞体ドメインER exit siteとゴルジ体の相互作用に関与する2024

    • 著者名/発表者名
      高木純平、高橋英之、長野稔、守屋健太、深尾陽一朗、上田晴子、田村謙太郎、嶋田知生、西村いくこ
    • 学会等名
      第65回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] スフィンゴ脂質は植物の低ホウ素耐性に重要である2023

    • 著者名/発表者名
      松井詩倫、小宮山梨菜、安井碧、松浦智哉、石川寿樹、竹中悠人、石水毅、川合真紀、深尾陽一朗、長野稔
    • 学会等名
      ホウ素栄養研究会2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Dynamics of plasma membrane nanodomains during disease response in Arabidopsis thaliana2023

    • 著者名/発表者名
      Takayama S, Fukao Y, Nagano M
    • 学会等名
      The 33rd International Conference on Arabidopsis Research
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] MHP1 and MHL generate odd-chain fatty acids from 2-hydroxy fatty acids in sphingolipids and are related to immunity in Arabidopsis thaliana2023

    • 著者名/発表者名
      Ushio M, Ishikawa T, Matsuura T, Mori IC, Kawai-Yamada M, Fukao Y, Nagano M
    • 学会等名
      The 33rd International Conference on Arabidopsis Research
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Defensin-like proteins induced by zinc deficiency are involved in Arabidopsis root elongation2023

    • 著者名/発表者名
      Kimura S, Vaattovaara A, Kaya H, Kobayashi M, Mori IC, Nagano M, Fukao Y
    • 学会等名
      The 33rd International Conference on Arabidopsis Research
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] MAIGO3-dependent mechanism underlying dynamic capture-and-release process of ER exit sites by Golgi stacks in Arabidopsis2023

    • 著者名/発表者名
      Takagi J, Takahashi H, Nagano M, Kimori Y, Fukao Y, Ueda H, Tamura K, Shimada T, Hara-Nishimura I
    • 学会等名
      The 33rd International Conference on Arabidopsis Research
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] MAIGO3-mediated capture-and-release of ER exit sites facilitates protein transport from ER to Golgi stacks in Arabidopsis2023

    • 著者名/発表者名
      Takagi J, Takahashi H, Nagano M, Moriya K, Fukao Y, Ueda H, Tamura K, Shimada T, Hara-Nishimura I
    • 学会等名
      TJPB2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Characterization of plastids in zinc-deficient Arabidopsis roots2023

    • 著者名/発表者名
      Hayashi R, Nagano M, Fukao Y
    • 学会等名
      TJPB2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 病害応答時におけるシロイヌナズナ細胞膜ナノドメインの動態解析2023

    • 著者名/発表者名
      高山紗季、深尾陽一朗、長野稔
    • 学会等名
      日本植物学会第87回大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 亜鉛欠乏したシロイヌナズナ根端に観察されるプラスチドの生理的意義の解明2023

    • 著者名/発表者名
      林竜史、長野稔、深尾陽一朗
    • 学会等名
      日本土壌肥料学会2023年度愛媛大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 植物の低ホウ素耐性におけるスフィンゴ脂質の機能2023

    • 著者名/発表者名
      長野稔、松井詩倫、小宮山梨菜、安井碧、松浦智哉、石川寿樹、竹中悠人、石水毅、川合真紀、深尾陽一朗
    • 学会等名
      第8回植物の栄養研究会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 亜鉛欠乏した植物の根におけるデンプンの蓄積誘導2023

    • 著者名/発表者名
      林竜史、長野稔、深尾陽一朗
    • 学会等名
      第8回植物の栄養研究会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] シロイヌナズナの根においてCEPR1が亜鉛恒常性維持に果たす機能の解明2023

    • 著者名/発表者名
      城ノ下元毅、山口雄司、長野稔、深尾陽一朗
    • 学会等名
      第8回植物の栄養研究会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] なぜ亜鉛欠乏したシロイヌナズナの根においてデンプンが溜まるのか2023

    • 著者名/発表者名
      林竜史、長野稔、深尾陽一朗
    • 学会等名
      2023年ニガウリの会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] スフィンゴ脂質から紐解く植物の生体膜機能2022

    • 著者名/発表者名
      長野稔
    • 学会等名
      立命館大学生物資源研究センター×R-GIRO「気候変動に対応する生命圏科学の基盤創生」プロジェクト共催シンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] シロイヌナズナの病害応答時における細胞膜ナノドメイン動態の解析2022

    • 著者名/発表者名
      高山紗季、深尾陽一朗、長野稔
    • 学会等名
      日本植物学会第86回大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 病害応答時におけるシロイヌナズナ細胞膜ナノドメインの動態イメージング2022

    • 著者名/発表者名
      高山紗季、深尾陽一朗、長野稔
    • 学会等名
      第34回植物脂質シンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] グルコシルセラミドは低ホウ素条件下における植物の生育に重要である2022

    • 著者名/発表者名
      長野稔、小宮山梨菜、安井碧、松浦智哉、石川寿樹、竹中悠人、石水毅、川合真紀、深尾陽一朗
    • 学会等名
      第63回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] スフィンゴ脂質は低ホウ素条件下におけるシロイヌナズナの生長に関与する2021

    • 著者名/発表者名
      長野稔、小宮山梨菜、安井碧、松浦智哉、石川寿樹、竹中悠人、石水毅、川合真紀、深尾陽一朗
    • 学会等名
      第33回植物脂質シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 植物スフィンゴ脂質が関わる多様な生理学的機能2021

    • 著者名/発表者名
      長野稔
    • 学会等名
      第94回日本生化学会大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 低ホウ素条件下における植物スフィンゴ脂質の機能2021

    • 著者名/発表者名
      長野稔、小宮山梨菜、安井碧、松浦智哉、石川寿樹、竹中悠人、石水毅、川合真紀、深尾陽一朗
    • 学会等名
      植物の栄養研究会第6回交流会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 植物ナノドメインの機能解明を目指した可視化プローブの開発2020

    • 著者名/発表者名
      長野稔
    • 学会等名
      日本植物学会第84回大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 植物スフィンゴ脂質が制御する病害抵抗性機構2020

    • 著者名/発表者名
      長野稔
    • 学会等名
      第62回日本脂質生化学会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [備考]

    • URL

      https://fukaoyoichirolab.wixsite.com/rits

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2020-04-28   更新日: 2025-01-30  

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