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新たに見出した温度応答性葉緑体運動の実態と誘導機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 20K15509
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分39020:作物生産科学関連
研究機関東京農業大学 (2021-2022)
京都大学 (2020)

研究代表者

間合 絵里  東京農業大学, 国際食料情報学部, 助教 (90804328)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
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: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
キーワードシコクビエ / 葉緑体運動 / 温度 / 青色光 / ストレス / アブシジン酸 / アクチン / 光 / 環境ストレス / 環境応答 / C4植物
研究開始時の研究の概要

シコクビエ(Eleusine coracana L.)は乾燥や高温など劣悪な環境で生育できる有用な雑穀であり、その環境耐性機構を解明することはストレス研究や環境変化に強い作物育種に重要である。古くからシコクビエの栽培が盛んなヒマラヤの丘陵地では、日中は強い日射によって気温が上がるが、夜間は一転して低温となる。このため、シコクビエは低温に対する耐性も備えていると考えられる。これまでに、シコクビエでは乾燥や強光に応答した独特の葉緑体運動が見出されているが、温度ストレスに対する葉緑体の応答は未知である。本研究では、温度ストレス応答性葉緑体運動の実態と誘導機構の解明を目指す。

研究成果の概要

イネ科C4植物のシコクビエは、ヒマラヤの冷涼な高標高地など幅広い温度帯で栽培される有用な作物である。本研究では、シコクビエにおける温度応答性葉緑体運動の実態と誘導機構の解明を目的とした。
シコクビエの葉緑体は低温および高温に応答して明条件下で凝集運動を起こすことが明らかになった。低温に応答した葉緑体凝集運動の誘導には青色光、アクチン、アブシジン酸が関与することが明らかになった。低温下の葉緑体配置は明条件と暗条件により全く異なり、暗条件では葉緑体が維管束鞘細胞側から離れる遠心配置をとることを見出した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

温度は植物の生存や生長に影響する環境要因であるが、環境応答の一種である葉緑体運動の研究の多くは光ストレスに着目しており、温度ストレスに対する葉緑体運動の知見は少なかった。本研究によって、種々の温度環境におけるシコクビエの葉緑体運動の実態が明らかになり、低温下での葉緑体凝集運動が光ストレス状態と関連があることを見出した。また、光合成が駆動しない低温・暗条件で起きた葉緑体の遠心配置には、これまでに示されている光合成の最適化とは異なる、夜間の低温に対処するための新規の役割があると考えられた。
本研究により植物の温度ストレス応答の一端が明らかになり、環境耐性の高い作物育種のための基礎知見を提供できた。

報告書

(4件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (2件)

すべて 2023 2021

すべて 学会発表 (2件) (うち国際学会 1件)

  • [学会発表] 低温下でのシコクビエ葉緑体の配置変化とその要因2023

    • 著者名/発表者名
      間合絵里・小嶋美紀子・竹林裕美子・榊原均
    • 学会等名
      第255回日本作物学会講演会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Diurnal changes in chloroplast positioning and photosynthesis in finger millet2021

    • 著者名/発表者名
      Eri Maai, Kazusa Nishimura, Rihito Takisawa and Tetsuya Nakazaki
    • 学会等名
      10th Asian Crop Science Association Conference
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2024-12-25  

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