ホウ素欠乏応答の分子機構解明

• 研究課題/領域番号: 23580090
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 植物栄養学・土壌学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 小林 優 京都大学, (連合)農学研究科(研究院), 准教授 (60281101)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円); 2013年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2012年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2011年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
• キーワード: 植物 / ホウ素 / 欠乏ストレス / 細胞壁 / ペクチン / シグナル伝達 / 無機栄養 / カルシウム / ストレス / 活性酸素

研究概要

ホウ素は植物の生育に不可欠の元素であり、欠乏すると組織の壊死や不稔など多様な生理障害が発生する。しかしホウ素が不足することでそれら障害が発生するメカニズムは明らかでない。そこで植物（シロイヌナズナ）のホウ素欠乏応答を詳細に解析した結果、根の先端部の急速に伸長する細胞では、ホウ素を培地から除去して1時間以内に活性酸素が蓄積し細胞死に至ることが明らかとなった。カルシウムの欠乏でも同様の応答が生じる。これらの急速な応答は細胞の成長に伴い新たに合成される細胞壁多糖ペクチンがホウ素またはカルシウムで架橋されないことで生じることが示唆され、ペクチン架橋の生理的重要性が示された。

研究成果

• [雑誌論文] Boron deprivation immediately causes cell death in growing roots of Arabidopsis thaliana (L.) Heynh. (2013)
  • 著者名/発表者名: Yuki Oiwa, Kahori Kitayama, Masaru Kobayashi, Toru Matoh
  • 雑誌名: Soil Science and Plant Nutrition 巻: 59 号: 4 ページ: 621-627
  • DOI: 10.1080/00380768.2013.813382
  • 査読あり
• [雑誌論文] Boron nutrition of cultured tobacco BY-2 cells. VII. Rapid induction of metabolic dysfunction in cells deprived of boron as revealed by microarray analysis (2013)
  • 著者名/発表者名: Koshiba T., Kobayashi M., Matsuoka K., Fujiwara T., Matoh T
  • 雑誌名: Soil Sci. Plant Nutr 巻: 59 号: 2 ページ: 189-194
  • DOI: 10.1080/00380768.2013.763383
  • NAID: 110009688309
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterization of Arabidopsis CTP : 3-deoxy-D-manno-2-octulosonate cytidylyltransferase (CMP-KDO synthetase), the enzyme that activates KDO during-rhamnogalacturonan II biosynthesis (2011)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi M, Kouzu N, Inami A, Toyooka K, Konishi Y, Matsuoka K, Matoh T
  • 雑誌名: Plant and Cell Physiology 巻: 52 号: 10 ページ: 1832-1843
  • DOI: 10.1093/pcp/pcr120
  • NAID: 10030304814
  • 査読あり
• [学会発表] シロイヌナズナKDO-8-フォスファターゼ候補タンパク質の解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 原朋美、王櫻霖、小林優、間藤徹
  • 学会等名: 日本植物生理学会第55回年会
  • 発表場所: 富山大学(富山市)
  • 年月日: 2014-03-20
• [学会発表] Immunocytochemical detection of rhamnogalacturonan II on forming cell plates (2014)
  • 著者名/発表者名: Zhou Y., Awano T., Takabe K., Kobayashi M., Matoh T
  • 学会等名: 日本植物生理学会第55回年会
  • 発表場所: 富山大学(富山市)
  • 年月日: 2014-03-18
• [学会発表] シロイヌナズナKDO-8-フォスファターゼ候補タンパク質の解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 原朋美、王櫻霖、小林優、間藤徹
  • 学会等名: 第55回 日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 富山市（富山大学）
• [学会発表] Immunocytochemical detection of rhamnogalacturonan II on forming cell plates (2014)
  • 著者名/発表者名: Ye Zhou, Tatsuya Awano, Keiji Takabe, Masaru Kobayashi, Toru Matoh
  • 学会等名: 第55回 日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 富山市（富山大学）
• [学会発表] ホウ素・カルシウム欠除に対するシロイヌナズナ初期応答の解 (2013)
  • 著者名/発表者名: 北山香保理、大岩優貴、小林優、間藤徹
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会2013年度名古屋大会
  • 発表場所: 名古屋大学(名古屋市)
  • 年月日: 2013-09-11
• [学会発表] Mechanism of early responses of plant cells to boron deprivation : possible involvement of pectic network (2013)
  • 著者名/発表者名: Kitayama K., Oiwa Y., Kobayashi M., Matoh T
  • 学会等名: Boron 2013
  • 発表場所: Istanbul, Turkey
  • 年月日: 2013-08-17
• [学会発表] RG-IIのKDO残基の合成に必要な酵素CTP : KDOシチジリルトランスフェラーゼ発現抑制株の解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 青木亮輔、小林優、岩元明敏、松永俊朗、間藤徹
  • 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(岡山市)
  • 年月日: 2013-03-23
• [学会発表] ホウ素・カルシウム欠除に対するシロイヌナズナ初期応答の解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 北山香保理、大岩優貴、小林優、間藤徹
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会 2013年名古屋大会
  • 発表場所: 名古屋市（名古屋大学）
• [学会発表] Mechanism of early responses of plant cells to boron deprivation: possible involvement of pectic network (2013)
  • 著者名/発表者名: Kahori Kitayama, Yuki Oiwa, Masaru Kobayashi, Toru Matoh
  • 学会等名: Boron2013
  • 発表場所: トルコ共和国イスタンブール市
• [学会発表] Expression of genes involved in the synthesis of rhamnogalacturonan II-related monosaccharides in Marchantia polymorpha : Implications for the function of pectin gels in land plants (2012)
  • 著者名/発表者名: Wageta M., Kobayashi M., Matoh T
  • 学会等名: Marchantia Workshop 2012
  • 発表場所: ホテルグリーンピア阿蘇(熊本県阿蘇郡南阿蘇村)
  • 年月日: 2012-11-16
• [学会発表] 細胞壁ペクチンの生理機能―ホウ素・カルシウム栄養を手がかりとして, 植物栄養の基礎研究から見えてきた応用への可能性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 小林優
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会シンポジウム, 日本土壌肥料学会2012年度鳥取大会
  • 発表場所: 取大学(鳥取市)
  • 年月日: 2012-09-06
  • 招待講演
• [学会発表] Boron nutrition in higher plants (2012)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi M., Matoh T
  • 学会等名: The Seventh International Symposium on Mineral Nutrition of Fruit Crops
  • 発表場所: Chanthaburi, Thailand
  • 年月日: 2012-05-22
• [学会発表] シロイヌナズナにおけるホウ素欠乏初期応答の解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 大岩優貴、北山香保理、小柴太一、小林優、間藤徹
  • 学会等名: 日本植物生理学会第53回年会
  • 発表場所: 京都産業大学(京都市
  • 年月日: 2012-03-17
• [学会発表] 京都大学植栄研におけるホウ素研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 小林優
  • 学会等名: ホウ素栄養研究会
  • 発表場所: 北海道大学(札幌市)
  • 年月日: 2012-02-23
• [学会発表] 細胞壁ペクチンの生理機能 -ホウ素・カルシウム栄養を手がかりとして- (2012)
  • 著者名/発表者名: 小林優
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会 2012年鳥取大会
  • 発表場所: 鳥取大学（鳥取県鳥取市）
  • 招待講演
• [学会発表] シロイヌナズナにおけるホウ素欠乏初期応答の解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 大岩優貴、北山香保理、小柴太一、小林優、間藤徹
  • 学会等名: 日本植物生理学会 第53回年会
  • 発表場所: 京都市（京都産業大学）
• [学会発表] Early responses of Arabidopsis roots to boron deprivation (2011)
  • 著者名/発表者名: Oiwa Y., Kitayama K., Koshiba T., Kobayashi M., Matoh T
  • 学会等名: International Symposium"Strategies of Plants against Global Environmental Change"
  • 発表場所: 倉敷芸文館(岡山県倉敷市)
  • 年月日: 2011-12-08
• [学会発表] Characterization of Arabidopsis CTP : KDO cytidylyltransferase, the enzyme that activates KDO during rhamnogalacturonan II biosynthesis (2011)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi M., Aoki R., Konishi Y., Toyooka K., Matoh T
  • 発表場所: 淡路夢舞台国際会議場(兵庫県淡路市)
  • 年月日: 2011-10-03
• [学会発表] シロイヌナズナにおけるホウ素欠乏初期応答の解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 大岩優貴、小柴太一、小林優、間藤徹
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会2011年つくば大会
  • 発表場所: つくば国際会議場(茨城県つくば市)
  • 年月日: 2011-08-08
• [学会発表] Early responses of Arabidopsis roots to boron deprivation (2011)
  • 著者名/発表者名: Yuki Oiwa, Kahori Kitayama, Taichi Koshiba, Toru Matoh
  • 学会等名: International Symposium "Strategies of Plants against Global Environmental Change"
  • 発表場所: 岡山県倉敷市（倉敷芸文館）
• [学会発表] シロイヌナズナにおけるホウ素欠乏初期応答の解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 大岩優貴、小柴太一、小林優、間藤徹
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会 2011年つくば大会
  • 発表場所: 茨城県つくば市（つくば国際会議場）
• [備考]
  • URL: http://www.npk.kais.kyoto-u.ac.jp
• [備考] 京都大学 植物栄養学研究室
  • URL: http://www.npk.kais.kyoto-u.ac.jp
• [備考] 京都大学 植物栄養学研究室
  • URL: http://www.npk.kais.kyoto-u.ac.jp