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化学・ゲノム科学的手法による植物の新規ペプチドシグナリング解明

研究課題

研究課題/領域番号 21K19074
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
審査区分 中区分38:農芸化学およびその関連分野
研究機関名古屋大学

研究代表者

田畑 亮  名古屋大学, 生命農学研究科, 特任講師 (30712294)

研究期間 (年度) 2021-07-09 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2023年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2022年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2021年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
キーワード植物 / ペプチド / 短鎖翻訳後修飾型ペプチド / システインリッチペプチド / 環境ストレス応答 / 分泌型ペプチド / 器官間シグナル / 低酸素ストレス
研究開始時の研究の概要

脳や神経系に相当する器官を持たない植物は、維管束を介して「根と葉」の間の器官間コミュニケーションの仕組みを発達させ、個体を統御するシステムを進化させてきた。近年、植物はペプチド分子による器官間シグナル伝達機構を介して個体のホメオスタシスを維持している事が明らかになってきたが、植物のゲノムには約1000 個の分泌型ペプチド遺伝子が存在しており、機能解明された因子は限られている。そこで本研究では、環境ストレスに応答した器官間シグナル伝達機構を支える器官間移動性のペプチド分子に着目して、化学的・ゲノム科学の研究アプローチによってストレス応答に必須の新規ペプチドシグナリングを探索する。

研究成果の概要

本研究では、化学・ゲノム科学的手法によって、新規のペプチドシグナリング解明を目指した。まず、トマトの維管束液を用いたペプチドミクス解析により、器官間移動性ペプチド候補分子として、Solcy01g109900.2.1を含む硫酸化ペプチドの同定に成功した。また、シロイヌナズナのDNA修復因子の変異体背景でゲノム編集を用いることで一気に多重破壊株を作出する方法を確立し、低酸素ストレス応答に関与する新たなシステインリッチペプチドを見出した。今後は、微小接ぎ木解析やイメージング解析によって、これらのペプチドの器官間移動性を検証するとともに、ストレス応答におけるペプチドシグナリング解明を進める。

研究成果の学術的意義や社会的意義

今回の新規ペプチド分子の発見は、植物の細胞間・器官間シグナルの解明へ向けた手がかりであり、環境変動に適応する植物の巧みな生存戦略を理解するうえで非常に重要である。また、ストレス応答を制御するペプチド分子を活用することができれば、分解され無害なアミノ酸に還るペプチドを利用して、ストレス耐性を強化することが期待され、効率的な作物栽培のための基盤技術創成に繋がると考えられる。また、植物の根と葉のコミュニケーションを制御可能なペプチド分子を見出し、活用することができれば、「葉」にペプチドを塗布することで「根」でのストレス応答を向上させるなど、新しい栽培制御技術の創出にもつなげることができる。

報告書

(4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
  • 研究成果

    (18件)

すべて 2023 2022 2021

すべて 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 2件、 査読あり 8件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (10件) (うち招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Regulation of the iron-deficiency response by IMA/FEP peptide2023

    • 著者名/発表者名
      Tabata Ryo
    • 雑誌名

      Frontiers in Plant Science

      巻: 14 ページ: 1107405-1107405

    • DOI

      10.3389/fpls.2023.1107405

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] PECT1, a rate‐limiting enzyme in phosphatidylethanolamine biosynthesis, is involved in the regulation of stomatal movement in Arabidopsis2023

    • 著者名/発表者名
      Negi Juntaro、Obata Tomoki、Nishimura Sakura、Song Boseok、Yamagaki Sho、Ono Yuhei、Okabe Makoto、Hoshino Natsumi、Fukatsu Kohei、Tabata Ryo、Yamaguchi Katsushi、Shigenobu Shuji、Yamada Masashi、Hasebe Mitsuyasu、Sawa Shinichiro、Kinoshita Toshinori、Nishida Ikuo、Iba Koh
    • 雑誌名

      The Plant Journal

      巻: - 号: 2 ページ: 563-576

    • DOI

      10.1111/tpj.16245

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書 2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Nicotiana benthamiana XYLEM CYSTEINE PROTEASE genes facilitate tracheary element formation in interfamily grafting2023

    • 著者名/発表者名
      Huang Chaokun、Kurotani Ken-ichi、Tabata Ryo、Mitsuda Nobutaka、Sugita Ryohei、Tanoi Keitaro、Notaguchi Michitaka
    • 雑誌名

      Horticulture Research

      巻: - 号: 6 ページ: 1-12

    • DOI

      10.1093/hr/uhad072

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書 2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] NAC103 mutation alleviates DNA damage in an Arabidopsis thaliana mutant sensitive to excess boron2023

    • 著者名/発表者名
      Sotta Naoyuki、Sakamoto Takuya、Kamiya Takehiro、Tabata Ryo、Yamaguchi Katsushi、Shigenobu Shuji、Yamada Masashi、Hasebe Mitsuyasu、Sawa Shinichiro、Fujiwara Toru
    • 雑誌名

      Frontiers in Plant Science

      巻: 14 ページ: 1099816-1099816

    • DOI

      10.3389/fpls.2023.1099816

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Analysis of plasmodesmata permeability using cultured tobacco BY-2 cells entrapped in microfluidic chips2022

    • 著者名/発表者名
      Kurotani Ken-ichi、Kawakatsu Yaichi、Kikkawa Masahiro、Tabata Ryo、Kurihara Daisuke、Honda Hiroyuki、Shimizu Kazunori、Notaguchi Michitaka
    • 雑誌名

      Journal of Plant Research

      巻: 135 号: 5 ページ: 693-701

    • DOI

      10.1007/s10265-022-01406-8

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Systemic Regulation of Iron Acquisition by Arabidopsis in Environments with Heterogeneous Iron Distributions2022

    • 著者名/発表者名
      Ryo Tabata, Takehiro Kamiya, Shunpei Imoto, Hana Tamura, Michika Tabata, Tasuku Hirayama, Hironaka Tsukagoshi, Keitaro Tanoi, Takamasa Suzuki, Takushi Hachiya, Hitoshi Sakakibara
    • 雑誌名

      Plant Cell Physiology

      巻: - 号: 6 ページ: 842-854

    • DOI

      10.1093/pcp/pcac049

    • 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] Development of microfluidic chip for entrapping tobacco BY-2 cells2022

    • 著者名/発表者名
      Kazunori Shimizu, Yaichi Kawakatsu, Ken-ichi Kurotani, Masahiro Kikkawa, Ryo Tabata, Daisuke Kurihara, Hiroyuki Honda, Michitaka Notaguchi
    • 雑誌名

      PLoS ONE

      巻: - 号: 4 ページ: e0266982-e0266982

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0266982

    • 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] Regulation of ammonium acquisition and use in Oryza longistaminata ramets under nitrogen source heterogeneity2022

    • 著者名/発表者名
      Misato Kawai, Ryo Tabata, Miwa Ohashi, Haruno Honda, Takehiro Kamiya, Mikiko Kojima, Yumiko Takebayashi, Shunsuke Oishi, Satoru Okamoto, Takushi Hachiya, Hitoshi Sakakibara
    • 雑誌名

      Plant Physiology

      巻: 188 号: 4 ページ: 2364-2376

    • DOI

      10.1093/plphys/kiac025

    • 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
  • [学会発表] 鉄欠乏ストレス応答性分泌型システインリッチペプチドの機能解析2023

    • 著者名/発表者名
      和久茉厘那, 井本駿平, 神谷岳洋, 菅野茂夫, 戸田陽介, 中道範人, 木羽隆敏, 榊原均, 田畑亮
    • 学会等名
      日本土壌肥料学会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] シロイヌナズナの器官間シグナルを介した鉄欠乏応答制御2023

    • 著者名/発表者名
      塩谷太一, 井本駿平, 神谷岳洋, 木羽隆敏, 榊原均, 田畑亮
    • 学会等名
      日本土壌肥料学会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Understanding the role of de novo tracheary elements in Nicotiana interfamily grafting2023

    • 著者名/発表者名
      Huang Chaokun、Kurotani Ken-ichi、Tabata Ryo、Mitsuda Nobutaka、Sugita Ryohei、Tanoi Keitaro、Notaguchi Michitaka
    • 学会等名
      第64回 日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] シロイヌナズナIMA/FEPを介した器官間シグナルによる鉄吸収制御2022

    • 著者名/発表者名
      田畑亮、神谷岳洋、井本駿平、木羽隆敏、榊原均
    • 学会等名
      日本土壌肥料学会 2022年度東京大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 接木後の組織修復におけるオートファジー誘導の発見2022

    • 著者名/発表者名
      黒谷賢一, 田畑亮, 川勝弥一, 杉田亮平, 岡安浩次, 田野井慶太郎, 野田口理孝
    • 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] Xylem formation enhances scion growth of Nicotiana interfamily grafting2022

    • 著者名/発表者名
      Chaokun Huang, Kenichi Kurotani, Ryo Tabata, Michitaka Notaguchi
    • 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] 植物の器官間シグナル伝達を介した鉄吸収制御2021

    • 著者名/発表者名
      田畑亮
    • 学会等名
      第255回遺伝子機能解析部門セミナー 島根大学
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] シロイヌナズナ器官間シグナリングを介した「鉄」吸収制御2021

    • 著者名/発表者名
      田畑亮
    • 学会等名
      植物の栄養研究会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] シロイヌナズナにおける器官間シグナル伝達を介した鉄吸収制御2021

    • 著者名/発表者名
      田畑亮, 井本駿平, 田村花, 神谷岳洋, 木羽隆敏, 榊原均
    • 学会等名
      日本土壌肥料学会2021年度北海道大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Regeneration of tracheary elements facilitate scion growth upon N. benthamiana interfamily grafting2021

    • 著者名/発表者名
      Chaokun Huang, Michitaka Notaguchi, Kenichi Kurotani, Yaichi Kawakatsu, Ryo Tabata
    • 学会等名
      第85回 日本植物学会年会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書

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公開日: 2021-07-13   更新日: 2025-01-30  

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