茎形成を統御する細胞壁遺伝子群の転写制御システムの解明

• 研究課題/領域番号: 22370013
• 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: 植物分子生物・生理学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 西谷 和彦 東北大学, 大学院・生命科学研究科, 教授 (60164555)
• 研究分担者: 横山 隆亮 東北大学, 大学院・生命科学研究科, 講師 (90302083)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2012
• 研究課題ステータス: 完了 (2012年度)
• 配分額: 18,460千円 (直接経費: 14,200千円、間接経費: 4,260千円); 2012年度: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円); 2011年度: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円); 2010年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
• キーワード: 植物 / 茎成長 / 支持組織 / 細胞壁 / 転写制御 / PME35 / PME / JIM7 / 茎伸長

研究概要

植物の茎形成は、最終的には細胞壁の構築・再編過程を通して「伸長機能」と「支持機能」を最適化する形で進むことが経験的に知られている。しかし,その統御の分子機構の多くは、尚不明である。この研究では、植物細胞壁の再編過程において中心的な役割を担うことがしられている二つの細胞壁関連遺伝子ファミリーであるエンド型キシログルカン転移酵素/加水分解酵素遺伝子(XTH)と、ペクチンメチルエステラーゼ遺伝子(PME)に焦点を当て、伸長機能と支持機能に関わるそれぞれのメンバーの特定を進めた。その結果、OsXTH19がイネのキシログルカンの分解を触媒する機能を持ち、細胞壁のゆるみを介した伸長機能に関与する可能性を明らかにした。また、シロイヌナズナPME35がシロイヌナズナの花茎の一次細胞壁のペクチンの脱メチル化を通して、力学的性質の制御を介して茎の支持機能の制御に関わることを明らかにした。これらの細胞壁関連遺伝子の制御に関わる因子の探索は研究を継続中である。

研究成果

• [雑誌論文] A Dof Transcription Factor, SCAP1, Is Essential for the Development of Functional Stomata in Arabidopsis (2013)
  • 著者名/発表者名: Negi, J., Moriwaki, K., Konishi, M., Yokoyama, R., Nakano, T., Kusumi, K., Hashimoto-Sugimoto, M., Schroeder, J.I., Nishitani, K., Yanagisawa, S. and Iba, K.
  • 雑誌名: Current Biology 巻: 23 号: 6 ページ: 479-484
  • DOI: 10.1016/j.cub.2013.02.001
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spatiotemporal secretion of PEROXIDASE36 is required for seed coat mucilage extrusion in Arabidopsis (2013)
  • 著者名/発表者名: Tadashi Kunieda
  • 雑誌名: The Plant Cell 巻: 25(4) 号: 4 ページ: 1355-1367
  • DOI: 10.1105/tpc.113.110072
  • 査読あり
• [雑誌論文] Demethylesterification of the primary wall by PECTIN METHYLESTERASE35 is important for the mechanical support of the Arabidopsis stem (2012)
  • 著者名/発表者名: Shoko Hongo, Kaori Sato, RyusukeYokoyama, Kazuhiko Nishitani
  • 雑誌名: The Plant Cell 巻: 24 号: 6 ページ: 2624-2634
  • DOI: 10.1105/tpc.112.099325
  • 査読あり
• [雑誌論文] 植物細胞壁は今なぜ注目されているのか (2012)
  • 著者名/発表者名: 西谷和彦、横山隆亮
  • 雑誌名: 遺伝 巻: 66 ページ: 24-27
• [雑誌論文] 細胞壁の進化 (2012)
  • 著者名/発表者名: 横山隆亮、西谷和彦
  • 雑誌名: 遺伝 巻: 66 ページ: 28-33
• [雑誌論文] Demethylesterification of the Primary Wall by PECTIN METHYLESTERASE35 Provides Mechanical Support to the Arabidopsis Stem (2012)
  • 著者名/発表者名: Hongo, S.
  • 雑誌名: Plant Cell 巻: 24 ページ: 2624-2634
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of silicon deficiency on secondary cell wallsynthesis in rice leaf (2011)
  • 著者名/発表者名: Tsuyoshi Yamamoto, Atsuko Nakamura, Hiroaki Iwai, Tadashi Ishii, Jian Feng Ma, Ryusuke Yokoyama, Kazuhiko Nishitani, Shinobu Satoh and Jun Furukawa
  • 雑誌名: Journal of Plant Research 巻: 125 号: 6 ページ: 771-779
  • DOI: 10.1007/s10265-012-0489-3
  • NAID: 10031127114
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cloning, characterization and expression xyloglucan endotransglucosylase/hydrolase and expansin genes associated with petal growth and development during carnation flowering opening (2011)
  • 著者名/発表者名: Taro Harada, Yuka Torii, Shigeto Morita, Reiko Onodera, Yoshinao Hara, Ryusuke Yokoyama, Kazuhiko Nishitani, Shigeru Satoh
  • 雑誌名: Journal of Experimental Botany 巻: 62 号: 2 ページ: 815-823
  • DOI: 10.1093/jxb/erq319
  • 査読あり
• [雑誌論文] Genotypic Variations in Non-Structural Carbohydrate and Cell-Wall Components of the Stem in Rice, Sorghum, and Sugar Vane (2011)
  • 著者名/発表者名: Arai-Sanoh, Y.
  • 雑誌名: Ｂｉｏｓｃｉｅｎｃｅ， Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， ａｎｄ Ｂｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ 巻: 75 号: 6 ページ: 1104-1112
  • DOI: 10.1271/bbb.110009
  • NAID: 10029328070
  • ISSN: 0916-8451, 1347-6947
  • 査読あり
• [雑誌論文] Biological implications of the 花茎 occurrence of 32 members of XTH (xyloglucan endotransglucosylase/hydrolase) family of proteins in the bryophyte Physcomitrella patens (2010)
  • 著者名/発表者名: Ryusuke Yokoyama, Yohei Uwagaki, Hiroko Sasaki, Taro Harada, Yuji Hiwatashi, Mitsuyasu Hasebe, Nishitani, Kazuhiko
  • 雑誌名: The Plant Journal 巻: 64 号: 4 ページ: 645-656
  • DOI: 10.1111/j.1365-313x.2010.04351.x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Light quality-mediated petiole elongation in Arabidopsis during shade avoidance involves cell wall modification by XTHs (2010)
  • 著者名/発表者名: Rashmi Sasidharan, C.C. Chinnappa, Marten Staal, J Theo M Elzenga,Ryusuke Yokoyama, Kazuhiko Nishitani, Laurentius ACJ Voesenek and Ronald Pierik
  • 雑誌名: Plant Physiology 巻: 154 号: 2 ページ: 978-990
  • DOI: 10.1104/pp.110.162057
  • 査読あり
• [雑誌論文] Light quality-mediated petiole elongation in Arabidopsis during shade avoidance involves cell wall modification by XTHs (2010)
  • 著者名/発表者名: Sasidharan, R., Chinnappa, C.C., Staal, M., Elzenga, J.T.M., Nishitani, K., Yokoyama, R., Voesenek, L., Pierik, R.
  • 雑誌名: Plant Physiol. 巻: 154 ページ: 978-990
  • 査読あり
• [雑誌論文] Biological implications of the occurrence of 32 members of XTH (xyloglucan endotransglucosylase/hydrolase) family of proteins in the bryophyte Physcomitrella patens (2010)
  • 著者名/発表者名: Yokoyama, R., Uwagaki, Y., Sasaki, H., Harada, T., Hiwatashi, Y., Hasebe, M., Nishitani, K.
  • 雑誌名: Plant J. 巻: 64 ページ: 645-656
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cloning, characterization and expression of xyloglucan endotransglucosylase/hydrolase and expansin genes associated with petal growth and development during carnation flower opening (2010)
  • 著者名/発表者名: Harada, T., Torii, Y., Morita, S., Onodera, R., Hara, Y., Yokoyama, R., Nishitani, K., Satoh, S.
  • 雑誌名: J.Exp.Bot. 巻: 62 ページ: 815-823
  • 査読あり
• [学会発表] 西谷和彦シロイヌナズナ種皮ムシレージの放出を制御する種皮細胞壁分解機構の解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 國枝正、嶋田知生、横山隆亮、西村いくこ
  • 学会等名: 第54回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 岡山大学
• [学会発表] XTH20 and XTH19 directly controlled by ANAC071 are involved in the tissue reunion process in Arabidopsis cut inflorescence stem (2013)
  • 著者名/発表者名: Pitaksaringkarn W
  • 学会等名: 第54回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 岡山大学
• [学会発表] シロイヌナズナ種皮ムシレージの放出を制御する種皮細胞壁分解機構の解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 國枝正
  • 学会等名: 第54回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 岡山大学
• [学会発表] イネ細胞壁の(1,3;1,4)-β-D-グルカンの機能解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 木戸奈都美、横山隆亮、西谷和彦
  • 学会等名: 東北植物学会第2回大会
  • 発表場所: 弘前大学
• [学会発表] 植物細胞壁の構造と機能の多様性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 横山隆亮、西谷和彦
  • 学会等名: 日本植物学会第76回大会
  • 発表場所: 兵庫県立大学
• [学会発表] Kazuhiko Nishitani Functional analyses of pectin related genes involved in physical properties of supportive tissue in Arabidopsis stem (2012)
  • 著者名/発表者名: Ryusuke Yokoyama, Shoko Hongo
  • 学会等名: 23th International Conference onArabidopsis Research
  • 発表場所: Vienna, Austria
• [学会発表] イネにおけるケイ素欠乏下での二次細胞壁合成の制御 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山本剛史、古川純、中村敦子、岩井宏暁、石井忠、馬建鋒、横山隆亮、西谷和彦、佐藤忍
  • 学会等名: 第53回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 京都産業大学
• [学会発表] Functional analyses of pectin related genes involved in physical properties of supportive tissue in Arabidopsis stem. (2012)
  • 著者名/発表者名: Ryusuke Yokoyama
  • 学会等名: The 23rd International Conference on Arabidopsis Research
  • 発表場所: Vienna, Austria
• [学会発表] シロイヌナズナのペルオキシダーゼPER36は時空間特異的な発現・分泌を介して細胞壁の形成および分解の双方を制御する (2012)
  • 著者名/発表者名: 國枝正
  • 学会等名: 第35回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 福岡国際会議場
• [学会発表] 植物の抗重力反応解明 (2012)
  • 著者名/発表者名: 保尊隆享
  • 学会等名: 第28回宇宙利用シンポジウム
  • 発表場所: 日本学術会議会議室
• [学会発表] シロイヌナズナ外珠皮細胞における細胞壁分解機構の解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 國枝正
  • 学会等名: 第53回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 京都産業大学
• [学会発表] 機械刺激依存的に二次壁形成の制御に関わる因子の探索 (2012)
  • 著者名/発表者名: 小泉健人
  • 学会等名: 第53回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 京都産業大学
• [学会発表] シロイヌナズナ花茎の支持強度形成におけるペクチンメチルエステラーゼ(PME)の機能解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 本郷祥子
  • 学会等名: 第53回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 京都産業大学
• [学会発表] キシロシダーゼ活性の上昇したイネではセルロース含量の増加に伴い力学的強度が上昇していた (2012)
  • 著者名/発表者名: 中村敦子
  • 学会等名: 第53回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 京都産業大学
• [学会発表] シロイヌナズナにおけるストレス誘導性シス型ヘプタプレニル二リン酸合成酵AtCPT5の機能解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 解良康太
  • 学会等名: 第53回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 京都産業大学
• [学会発表] 細胞壁ホウ酸ペクチン架橋の分子機構を解明するためのフェニルホウ酸を用いた変異体選抜 (2012)
  • 著者名/発表者名: 吉田亮祐
  • 学会等名: 第53回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 京都産業大学
• [学会発表] 植物細胞壁の機能と多様性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 横山隆亮, 他
  • 学会等名: 第52回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 2011-03-20
• [学会発表] シロイヌナズナ種皮特異的ペルオキシダーゼが制御する細胞壁分解および架橋形成機構の解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 國枝正, 横山隆亮, 他
  • 学会等名: 第52回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 2011-03-20
• [学会発表] Space Seed-微小重力環境下におけるシロイヌナズナの生殖成長 (2011)
  • 著者名/発表者名: 須藤宇道, 西谷和彦, 神阪盛一郎, 他
  • 学会等名: 第27回宇宙利用シンポジウム
  • 発表場所: JAXA宇宙科学研究所
  • 年月日: 2011-01-24
• [学会発表] イネにおけるセルロース系エタノールの効率的生産のための細胞壁多糖の改変 (2011)
  • 著者名/発表者名: 横山隆亮、田村典子、堀江佐知子、澤杏弥、木戸奈都美、桑島美香、西谷和彦
  • 学会等名: 第34回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
• [学会発表] 植物細胞壁構築の多様性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 横山隆亮、澤杏弥、木戸奈都美、桑島美香、西谷和彦
  • 学会等名: 日本植物学会第75回大会
  • 発表場所: 東京大学
• [学会発表] シロイヌナズナ種皮ムシレージの放出に関与する細胞壁分解機構 (2011)
  • 著者名/発表者名: 國枝正、横山隆亮、西村いくこ、西谷和彦
  • 学会等名: 日本植物学会第75回大会
  • 発表場所: 東京大学
• [学会発表] 微小重力環境下におけるシロイヌナズナの栄養および生殖成長 (2011)
  • 著者名/発表者名: 唐原一郎
  • 学会等名: 日本植物学会第75回大会
  • 発表場所: 東京大学
• [学会発表] 陸上植物における細胞壁再編の分子過程 (2011)
  • 著者名/発表者名: 原吉直
  • 学会等名: 第84回日本生化学会大会
  • 発表場所: 国立京都国際会館
• [学会発表] 疾風に勁草を知る (2011)
  • 著者名/発表者名: 西谷和彦
  • 学会等名: 遺伝学研究所研究会「イネ分子遺伝学の飛躍 」
  • 発表場所: 遺伝学研究所
• [学会発表] ヒメツリガネゴケ原糸体の先端成長に関わる細胞壁多糖の包括的解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 古和田塁
  • 学会等名: 第34回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
• [学会発表] イネ細胞壁におけるキシランの機能解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 澤 杏弥
  • 学会等名: 東北植物学会第1回大会
  • 発表場所: 岩手大学
• [学会発表] シロイヌナズナ花茎形成におけるペクチンメチルエステラーゼ(PME)の役割 (2010)
  • 著者名/発表者名: 本郷祥子, 横山隆亮, 他
  • 学会等名: 日本植物学会東北支部第22回宮城(石巻)大会
  • 発表場所: 石巻専修大学
  • 年月日: 2010-12-18
• [学会発表] イネのキシログルカン関連遺伝子 (2010)
  • 著者名/発表者名: 西谷和彦
  • 学会等名: 遺伝学研究所研究会「イネ分子遺伝学の展望」
  • 発表場所: 遺伝学研究所
  • 年月日: 2010-11-12
• [学会発表] Space-Based Experiment CELL WALL (2010)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiko Nishitani, Noriaki Ishioka, 他
  • 学会等名: 日本宇宙生物科学会第24回大会
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 2010-09-17
• [学会発表] Space Seed-Life cycle of higher plants under microgravity conditions (2010)
  • 著者名/発表者名: Seiichiro Kamisaka, Kazuhiko Nishitani, Takayuki Hoson, 他
  • 学会等名: 日本宇宙生物科学会第24回大会
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 2010-09-17
• [学会発表] Functional evolution of XTH (xyloglucan endotransglucosylase/hydrolase) family of proteins in angiosperms and bryophytes (2010)
  • 著者名/発表者名: Yoshinao Hara, Ryusuke Yokoyama, Kazuhiko Nishitani, 他
  • 学会等名: XII Cell Wall Meeting
  • 発表場所: Porto-Portugal
  • 年月日: 2010-07-26
• [学会発表] 陸上植物の研究を支えるモデル植物たち (2010)
  • 著者名/発表者名: 横山隆亮
  • 学会等名: 日本植物学会東北支部第22回宮城(石巻)大会
  • 発表場所: 石巻専修大学
• [学会発表] セルロース系エタノールの効率的生産のためのイネ細胞壁の改変 (2010)
  • 著者名/発表者名: 横山隆亮、堀江佐知子、宮崎豪、松井透、澤杏弥、木戸奈都美、桑島美香、西谷和彦
  • 学会等名: 第33回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド
• [学会発表] シロイヌナズナ花茎形成におけるペクチンメチルエステラーゼ(PME)の役割 (2010)
  • 著者名/発表者名: 本郷祥子、佐藤香梨、横山隆亮西谷和彦
  • 学会等名: 第33回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド
• [学会発表] 陸上植物におけるエンド型キシログルカン転移酵素/加水分解酵素(XTH)の機能の多様性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 佐々木大樹、原吉直、上垣陽平、齋藤圭、横山隆亮、西谷和彦
  • 学会等名: 第33回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド
• [学会発表] イネにおけるキシログルカンの役割とXTHの機能解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 横山隆亮、佐々木大樹、原吉直、西谷和彦
  • 学会等名: 日本植物学会第74回大会
  • 発表場所: 中部大学
• [学会発表] シロイヌナズナ花茎形成におけるペクチンメチルエステラーゼ(PME)の役割 (2010)
  • 著者名/発表者名: 本郷祥子、佐藤香梨、横山隆亮、西谷和彦
  • 学会等名: 日本植物学会第74回大会
  • 発表場所: 中部大学
• [学会発表] ケイ素がイネ細胞壁構成糖に与える影響 (2010)
  • 著者名/発表者名: 山本剛史、古川純、中村敦子、岩井宏暁、石井忠、馬建鋒、横山隆亮、西谷和彦、佐藤忍
  • 学会等名: 日本植物学会第74回大会
  • 発表場所: 中部大学
• [学会発表] Genetic modification of rice cell-wall glucans by means of reverse-genetics approaches (2010)
  • 著者名/発表者名: Ryusuke Yokoyama, Yoshinao Hara, Sachiko Horie, Go Miyazaki, and Kazuhiko Nishitani
  • 学会等名: XII Cell Wall Meeting
  • 発表場所: Porto-Portugal
• [学会発表] Kazuhiko Nishitani Functional evolution of XTH family of proteins in angiosperms and bryophytes (2010)
  • 著者名/発表者名: Yoshinao Hara, Hiroki Sasaki, Yohei Uwagaki, Taro Harada, Ryusuke Yokoyama, Yuji Hiwatashi, Mitsuyasu Hasebe
  • 学会等名: XII Cell Wall Meeting
  • 発表場所: Porto-Portugal
• [図書] 植物細胞壁 (2013)
  • 著者名/発表者名: 西谷和彦、梅澤俊明編著
  • 出版者: 講談社
• [図書] 植物細胞壁 (2013)
  • 著者名/発表者名: 西谷和彦
  • 総ページ数: 359
  • 出版者: 講談社
• [図書] 植物の成長 (2011)
  • 著者名/発表者名: 西谷和彦
  • 出版者: 裳華房
• [図書] 植物の成長 (2011)
  • 著者名/発表者名: 西谷 和彦
  • 総ページ数: 168
  • 出版者: 裳華房
• [図書] 国際宇宙ステーションでのSpace Seed実験 (2010)
  • 著者名/発表者名: 神阪盛一郎・唐原一郎・笠原宏一・山田晃弘・矢野幸子・谷垣文章・笠原春夫・枡田大輔・嶋津徹・福井啓二・西谷和彦・保尊隆享
  • 出版者: 日本生物工学会
• [備考]
  • URL: http://www.biology.tohoku.ac.jp/lab-www/nishitani_lab/
• [備考] Tohoku Univ. Plant Cell Wall Lab.
  • URL: http://www.biology.tohoku.ac.jp/lab-www/nishitani_lab/index.html
• [備考] Univ. Plant Cell Wall Lab.
  • URL: http://www.biology.tohoku.ac.jp/lab-www/nishitani_lab/index.html
• [備考]
  • URL: http://www.biology.tohoku.ac.jp/lab-www/nishitani_lab/