高等植物における硝酸応答型遺伝子発現の制御メカニズム

• 研究課題/領域番号: 22380043
• 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: 植物栄養学・土壌学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 柳澤 修一 東京大学, 生物生産工学研究センター, 准教授 (20222359)
• 研究期間 (年度): 2010-04-01 – 2013-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円); 2012年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円); 2011年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円); 2010年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
• キーワード: 植物 / 硝酸応答 / 硝酸シグナル / 遺伝子発現 / 転写因子 / 栄養代謝調節 / 転写制御 / 転写 / シグナル伝達 / 植物栄養

研究概要

植物の主要な窒素源である硝酸態窒素は植物体内でシグナル伝達物質としても働き、硝酸同化関連酵素遺伝子を含む多様な遺伝子の発現を制御している。この硝酸応答型の遺伝子発現の分子機構を明らかにすることを目的として、本研究では、シロイヌナズナを用いて硝酸応答のための鍵転写因子としてNLP転写因子群を同定した。また、NLPは翻訳後制御によって活性化され、活性化されたNLPが硝酸応答性遺伝子の大多数の発現を担っていることを示した。さらに、重要作物であるトウモロコシにおいてもNLP転写因子群が硝酸応答のために類似の役割を担っている可能性を示唆した。

研究成果

• [雑誌論文] An NLP-binding site in the 3' flanking region of the nitrate reductase gene confers nitrate-inducible expression in Arabidopsis (2013)
  • 著者名/発表者名: Konishi, M., Yanagisawa, S.
  • 雑誌名: Soil Science and Plant Nutrition 巻: 59 号: 4 ページ: 612-620
  • DOI: 10.1080/00380768.2013.809602
  • 査読あり
• [雑誌論文] The evolutionary events necessary for the emergence of symbiotic nitrogen fixation in legumes may involve a loss of nitrate responsiveness of the NIN transcription factor (2013)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, W., Konishi, M., Yanagisawa, S.
  • 雑誌名: Plant Signaling & Behavior 巻: 8 号: 10 ページ: e25975-e25975
  • DOI: 10.4161/psb.25975
  • 査読あり
• [雑誌論文] Arabidopsis NIN-like transcription factors play a central role in nitrate signalling (2013)
  • 著者名/発表者名: Konishi, M. and Yanagisawa, S.
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 4 号: 1 ページ: 1617-1617
  • DOI: 10.1038/ncomms2621
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterization of a nitrate-inducible transcriptional repressor NIGT1 provides new insights into DNA recognition by the GARP family proteins (2013)
  • 著者名/発表者名: Yanagisawa, S.
  • 雑誌名: Plant Signaling & Behavior 巻: 8 号: 6 ページ: e24447-e24447
  • DOI: 10.4161/psb.24447
  • 査読あり
• [雑誌論文] A nitrate-inducible GARP family gene encodes an auto-repressible transcriptional repressor in rice (2013)
  • 著者名/発表者名: Sawaki, N., Tsujimoto, R., Shigyo, M., Konishi, M., Toki, S., Fujiwara, T. and Yanagisawa, S.
  • 雑誌名: Plant & Cell Physiology 巻: 54 号: 4 ページ: 506-517
  • DOI: 10.1093/pcp/pct007
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Involvement of PpDof1 transcriptional repressor in the nutrient condition-dependent growth control of protonemal filaments in Physcomitrella patens (2012)
  • 著者名/発表者名: Sugiyama T., Ishida T., Tabei N., Shigyo M., Konishi M., Yoneyama T., and Yanagisawa S.
  • 雑誌名: Journal of Experimental Botany 巻: 63 号: 8 ページ: 3185-3197
  • DOI: 10.1093/jxb/ers042
  • 査読あり
• [雑誌論文] Proteomic characterization of the greening process in rice seedlings using the MS spectral intensity-based label free method (2012)
  • 著者名/発表者名: Hamamoto K., Aki T., Shigyo M., Sato S., Ishida T., Yano K., Yoneyama T., and Yanagisawa S.
  • 雑誌名: Journal of Proteome Resserach 巻: 11 号: 1 ページ: 331-347
  • DOI: 10.1021/pr200852q
  • 査読あり
• [雑誌論文] Roles of the transcriptional regulation mediated by the nitrate-responsive cis-element in higher plants (2012)
  • 著者名/発表者名: Mineko Konishi, Shuichi Yanagisawa
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 巻: 411 ページ: 708-713
  • 査読あり
• [雑誌論文] The regulatory region controlling the nitrate-responsive expression of a nitrate reductase gene, NIA1, in Arabidopsis (2011)
  • 著者名/発表者名: Konishi M., and Yanagisawa S.
  • 雑誌名: Plant and Cell Physiology 巻: 52 号: 5 ページ: 824-836
  • DOI: 10.1093/pcp/pcr033
  • 査読あり
• [雑誌論文] Roles of the transcriptional regulation mediated by the nitrate-responsive cis-element in higher plants (2011)
  • 著者名/発表者名: Mineko Konishi, Shuichi Yanagisawa
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 巻: 411 号: 4 ページ: 708-713
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2011.07.008
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Regulatory Region Controlling the Nitrate-responsive Expression of a Nitrate Reductase Gene, NIA1, in Arabidopsis (2011)
  • 著者名/発表者名: Mineko Konishi, Shuichi Yanagisawa
  • 雑誌名: Plant and Cell Physiology 巻: 52 ページ: 824-836
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterization of plant eukaryotic translation initiation factor 6 (eIF6) genes : The essential role in embryogenesis and their differential expression in Arabidopsis and rice (2010)
  • 著者名/発表者名: Kato Y., Konishi M., Shigyo M., Yoneyama T., and Yanagisawa S.
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 巻: 397 ページ: 673-678
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identification of the nitrate-responsive cis-element in the Arabidopsis NIR1 promoter defines the presence of multiple cis-elements for nitrogen response (2010)
  • 著者名/発表者名: Konishi M., and Yanagisawa S.
  • 雑誌名: The Plant Journal 巻: 63 号: 2 ページ: 269-282
  • DOI: 10.1111/j.1365-313x.2010.04239.x
  • 査読あり
• [学会発表] 植物の硝酸応答機構研究の新展開 (2014)
  • 著者名/発表者名: 柳澤修一、小西美稲子、鈴木渉(2014)
  • 学会等名: 植物生理学会2014年度年会シンポジウム「植物の三大栄養素(N-P-K)の感知と利用の新理解」
  • 発表場所: 富山
• [学会発表] C/N栄養応答に関与する新規ユビキチンリガーゼBTタンパク質の機能解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐々木勇樹,安田盛貴,柳澤修一,佐藤長緒,山口淳二(2014)
  • 学会等名: 植物生理学会2014年度年会
  • 発表場所: 富山
• [学会発表] 硝酸誘導型転写因子NLPによるBTタンパク質遺伝子の発現誘導 (2014)
  • 著者名/発表者名: 吉岡希、小西美稲子、石田哲也、柳澤修一(2014)
  • 学会等名: 植物生理学会2014年度年会
  • 発表場所: 富山
• [学会発表] 高等植物の硝酸応答を担うNLP転写因子の機能ドメインの解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 小西美稲子,鈴木渉,柳澤修一
  • 学会等名: 植物生理学会2014年度年会
  • 発表場所: 富山
• [学会発表] グルコース応答性遺伝子AtNuGAP1由来の核タンパク質の胚発生への関与. (2014)
  • 著者名/発表者名: 石田哲也,柳澤修一
  • 学会等名: 植物生理学会2014年度年会
  • 発表場所: 富山
• [学会発表] 植物の硝酸応答機構研究の新展開 (2014)
  • 著者名/発表者名: 柳澤修一，小西美稲子，鈴木渉
  • 学会等名: 第55回日本植物生理学会年会シンポジウム「植物の三大栄養素（N-P-K）の感知と利用の新理解」
  • 発表場所: 富山
  • 招待講演
• [学会発表] C/N栄養応答に関与する新規ユビキチンリガーゼBTタンパク質の機能解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐々木勇樹, 安田盛貴, 柳澤修一，佐藤長緒, 山口淳二
  • 学会等名: 第55回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 富山
• [学会発表] 硝酸誘導型転写因子NLPによるBTタンパク質遺伝子の発現誘導 (2014)
  • 著者名/発表者名: 吉岡希、小西美稲子、石田哲也、柳澤修一
  • 学会等名: 第55回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 富山
• [学会発表] NBP転写因子による硝酸応答の制御 (2013)
  • 著者名/発表者名: 小西美稲子, 澤修一
  • 学会等名: 第54回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 岡山
  • 年月日: 2013-03-23
• [学会発表] NIN-like proteinによる硝酸誘導性遺伝子発現の制御 (2013)
  • 著者名/発表者名: 小西美稲子,鈴木渉,柳澤修一
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会2013年度名古屋大会
  • 発表場所: 名古屋
• [学会発表] つくばFACEサイトのイネの葉の呼吸系の高CO2応答 (2013)
  • 著者名/発表者名: 野口航,渡辺千尋,酒井英光,長谷川利拡,柳澤修一,寺島一郎
  • 学会等名: 日本植物学会第77回大会
  • 発表場所: 札幌
• [学会発表] The central role of NLP transcription factors in nitrate-inducible gene expression (2013)
  • 著者名/発表者名: Konishi M., and Yanagisawa S.
  • 学会等名: The 24th International Conference on Arabidopsis Research (ICAR)
  • 発表場所: Sydney, Australia
• [学会発表] Transcriptional regulation of gibberellin biosynthesis by ethylene signaling in the growth response of submerged deepwater rice (2013)
  • 著者名/発表者名: Kuroha T., Keisuke Nagai K., Ayano M., Yanagisawa S., Ashikari M.
  • 学会等名: The 21st International Conference on Plant Growth Substances IPGSA2013
  • 発表場所: Shanghai, China
• [学会発表] Members of the nin-like protein family are transcription factors governing nitrate-inducible gene expression (2013)
  • 著者名/発表者名: Yanagisawa S
  • 学会等名: Nitrogen 2013 (2nd International Symposium on the Nitrogen Nutrition of Plants)
  • 発表場所: Puerto Varas, Chile
• [学会発表] Members of the nin-like protein family are transcription factors governing nitrate-inducible gene expression (2013)
  • 著者名/発表者名: Yanagisawa, S.
  • 学会等名: Nitrogen 2013
  • 発表場所: Puerto Varas, Chile
  • 招待講演
• [学会発表] 植物転写因子を用いた植物機能の強化 (2012)
  • 著者名/発表者名: 柳澤修一
  • 学会等名: 生物生産工学研究センターシンポジウム"植物機能のバイオテクノロジー"
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2012-11-05
• [学会発表] イネ緑化過程の比較プロテオーム解析.日本プロテオーム学会2012年大会 (2012)
  • 著者名/発表者名: 柳澤修一
  • 学会等名: 日本ヒトプトテオーム機構第10回大会シンポジウム"農学プロテオーム研究の最前線"
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2012-07-26
• [学会発表] シロイヌナズナの窒素応答 (2012)
  • 著者名/発表者名: 柳澤修一
  • 学会等名: 日本学術振興会産学協力第160委員会第2回研究会「植物栄養代謝バランスの多方面からの理解」
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2012-03-02
• [学会発表] 硝酸によるシロイヌナズナ硝酸還元酵素遺伝子NIA1の発現誘導の分子機構 (2012)
  • 著者名/発表者名: 小西美稲子,柳澤修一
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会2012年度鳥取大会
  • 発表場所: 鳥取
• [学会発表] 高等植物の硝酸応答機構 (2011)
  • 著者名/発表者名: 小西美稲子,柳澤修一
  • 学会等名: 日本植物学会第75回大会シンポジウム
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2011-09-17
• [学会発表] シロイヌナズナ硝酸還元酵素遺伝子NIA1の硝酸応答 (2010)
  • 著者名/発表者名: 小西美稲子,柳澤修一
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会2010年度北海道大会
  • 発表場所: 札幌
• [学会発表] Metabolite profiling in primary metabolism based on capillary electrophoresis-mass spectrometry and anion exchange chromatography in plant extracts (2010)
  • 著者名/発表者名: Sato S., and Yanagisawa S.
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会2010年度北海道大会
  • 発表場所: 札幌
• [学会発表] Molecular mechanisms underlying nitrate-responsive transcription (2010)
  • 著者名/発表者名: Yanagisawa S
  • 学会等名: 1st International Symposium on the Nitrogen Nutrition of Plants
  • 発表場所: Inuyama, Japan
• [学会発表] Metabolome researches in plant metabolic regulation (2010)
  • 著者名/発表者名: Mimura T., Hirai M., and Yanagisawa S.
  • 学会等名: 21st International Conference on Arabidopsis Research, Concurrent section "Systems biology and metabolism"
  • 発表場所: Yokohama, Japan
• [学会発表] 植物転写因子を用いた植物機能の強化
  • 著者名/発表者名: 柳澤修一
  • 学会等名: 生物生産工学研究センターシンポジウム "植物機能のバイオテクノロジー"
  • 発表場所: 東京
  • 招待講演
• [学会発表] イネ緑化過程の比較プロテオーム解析
  • 著者名/発表者名: 柳澤修一
  • 学会等名: 日本プロテオーム学会2012年大会、日本ヒトプトテオーム機構 第10回大会シンポジウム "農学プロテオーム研究の最前線"
  • 発表場所: 東京
  • 招待講演
• [学会発表] NBP転写因子による硝酸応答の制御
  • 著者名/発表者名: 小西美稲子、柳澤修一
  • 学会等名: 第54回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 岡山
• [図書] Transcription factors : improving abiotic stress tolerance in plants, in Improving Stress Resistance to Abiotic Stress (Narendra Tuteja, ed.) (2012)
  • 著者名/発表者名: Ishida T. Osakabe Y., Yanagisawa S.
  • 出版者: Wiley-Blackwell, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. (Germany)
• [備考] 窒素栄養の利用を制御する植物の仕組み
  • URL: http://www.u-tokyo.ac.jp/ja/utokyo-research/tag/nin-like-transcription-factor/
• [備考] NIN様転写因子が植物の硝酸応答を司る
  • URL: http://www.a.u-tokyo.ac.jp/topics/2013/20130321-1.html