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細胞内オルガネラにおける植物ホルモン分子の貯蔵・再放出系の解明

研究課題

研究課題/領域番号 21K19097
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
研究機関岡山理科大学

研究代表者

林 謙一郎  岡山理科大学, 生命科学部, 教授 (30289136)

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
6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2023年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2022年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2021年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
キーワードオーキシン / 植物ホルモン / 代謝 / 代謝不活性化 / オルガネラ / 貯蔵型ホルモン
研究開始時の研究の概要

植物ホルモンであるオーキシンは,核内受容体に結合してホルモン活性を発揮する。細胞内のオーキシンが,小胞体などの細胞内オルガネラへ一時貯蔵されることよって,核へと移行するオーキシン量が調節されることを実験的に証明する。それにより,これまでのホルモンの生合成・輸送・分解によるホルモン活性の調節に加えて,ホルモンのオルガネラ局在制御による新奇な植物ホルモンの活性調節機構の解明に挑む。

研究成果の概要

オーキシンの細胞内濃度は生合成,輸送および代謝不活性化でつり合い,一定のオーキシン濃度が維持されているモデルが通説となっている。このうち,代謝酵素の発現量や分解速度による調節に加えて,オーキシンのホメオスタシスを厳密に制御するため,細胞内オルガネラへ貯蔵されるオーキシン貯蔵体がオーキシンのホメオスタシスの維持に重要である証拠が得られた。本研究により,オーキシン貯蔵体の生理機能の一端が明らかになった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

オーキシンの細胞濃度の調節は,植物の分化成長の制御に直接関係することから,植物学上の重要な研究課題である。オーキシンは発根,茎の徒長,および結実のなどの農業上重要な形質にも関係する。オーキシンの配糖体やアミノ酸複合体などのオーキシン代謝物は,不活性化物として考えられてきたが,本研究によって,オーキシンの貯蔵体として小胞体などの細胞内コンパートメントへ一時貯蔵されることを見出した。これらオーキシンの合成・分解経路の全貌を解明することで,作物・園芸植物などの形質の理解につながると期待できる。

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

    (19件)

すべて 2023 2022 その他

すべて 国際共同研究 (7件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 4件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件)

  • [国際共同研究] カルフォルニア大学サンディエゴ校(米国)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Leeds/University of Warwick(英国)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [国際共同研究] Ghent University(ベルギー)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [国際共同研究] Washington University/University of California San Diego(米国)

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [国際共同研究] University of Warwick(英国)

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [国際共同研究] University of California San Diego(米国)

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [国際共同研究] University of Warwick/University of Leeds(英国)

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Intrinsic disorder and conformational coexistence in auxin coreceptors2023

    • 著者名/発表者名
      Sigurd Ramans-Harborough, Arnout P Kalverda, Iain W Manfield, Gary S Thompson, Martin Kieffer, Veselina Uzunova, Mussa Quareshy, Justyna M Prusinska, Suruchi Roychoudhry, Ken-Ichiro Hayashi, Richard Napier, Charo Del Genio, Stefan Kepinski
    • 雑誌名

      Proc Natl Acad Sci U S A .

      巻: 120 号: 40

    • DOI

      10.1073/pnas.2221286120

    • 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] GH3-mediated auxin inactivation attenuates multiple stages of lateral root development2023

    • 著者名/発表者名
      Qing Wang, Hugues De Gernier, Xingliang Duan, Yuanming Xie, Danny Geelen, Ken-Ishiro Hayashi, Wei Xuan, Markus Geisler, Kirsten Ten Tusscher, Tom Beeckman, Steffen Vanneste
    • 雑誌名

      New Phytologist

      巻: 240 号: 5 ページ: 1900-1912

    • DOI

      10.1111/nph.19284

    • 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] オーキシンの生合成と不活性化経路 (総説)2023

    • 著者名/発表者名
      林 謙一郎、笠原博幸
    • 雑誌名

      植物の生長調節

      巻: 58 ページ: 8-18

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Auxin Regulates Apical Stem Cell Regeneration and Tip Growth in the Marine Red Alga Neopyropia yezoensis2022

    • 著者名/発表者名
      Taya K, Takeuchi S, Takahashi M, Hayashi KI, Mikami K.
    • 雑誌名

      Cells

      巻: 11 号: 17 ページ: 2652-2652

    • DOI

      10.3390/cells11172652

    • 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] Chemical inhibition of the auxin inactivation pathway uncovers the roles of metabolic turnover in auxin homeostasis2022

    • 著者名/発表者名
      Fukui K, Arai K, Tanaka Y, Aoi Y, Kukshal V, Jez JM, Kubes MF, Napier R, Zhao Y, Kasahara H, Hayashi KI.
    • 雑誌名

      Proc Natl Acad Sci U S A

      巻: 119 号: 32

    • DOI

      10.1073/pnas.2206869119

    • 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] The auxin-inducible degron 2 (AID2) system enables controlled protein knockdown during embryogenesis and development in Caenorhabditis elegans2022

    • 著者名/発表者名
      Negishi T, Kitagawa S, Horii N, Tanaka Y, Haruta N, Sugimoto A, Sawa H, Hayashi KI, Harata M, Kanemaki MT.
    • 雑誌名

      Genetics

      巻: 220 号: 2

    • DOI

      10.1093/genetics/iyab218

    • 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] Auxin homeostasis is coordinately regulated by GH3 and AUX12023

    • 著者名/発表者名
      Ken-ichiro Hayashi*, Kazushi Arai, Masaaki Watahiki, Richard Napier, Yunde Zhao, Kosuke Fukui, Hiroyuki Kasahara
    • 学会等名
      The 24th International Conference on. Plant Growth Substances.
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] オーキシンホメオスタシスにおけるUGT76F1配糖体化酵素の機能2023

    • 著者名/発表者名
      原田 実緒 、丸山 海成、Yunde Zhao、笠原 博幸、林 謙一郎
    • 学会等名
      植物化学調節学会 第58回大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] IAA不活性化酵素の細胞内局在解析2023

    • 著者名/発表者名
      窪津 智彬、丸山 海成、Yunde Zhao、笠原 博幸、林 謙一郎
    • 学会等名
      植物化学調節学会 第58回大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 胞子植物におけるオーキシン不活化経路の解析2022

    • 著者名/発表者名
      菅沼 有紀、丸山 海成、嶋村 正樹、林 謙一郎、笠原 博幸
    • 学会等名
      植物化学調節学会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Chemical Biology of Indole Derivatives from Plant Hormone to Medicine2022

    • 著者名/発表者名
      Ken-ichiro Hayashi
    • 学会等名
      The 37th Symposium on Natural Products
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 田中佑佳,江田 智彬,前田 雅志,古川 毅,福井康祐,三井亮司,林謙一郎2022

    • 著者名/発表者名
      標的細胞・オルガネラへの代謝活性化を利用したオーキシンデリバリー制御系の構築
    • 学会等名
      日本農芸化学会中四国支部第61回講演会(例会)
    • 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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