イネの生活環とオートファジー

• 研究課題/領域番号: 24380037
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 植物栄養学・土壌学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 石田 宏幸 東北大学, (連合)農学研究科(研究院), 准教授 (60312625)
• 研究分担者: 牧野 周 東北大学, 大学院農学研究科, 教授 (70181617)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 18,070千円 (直接経費: 13,900千円、間接経費: 4,170千円); 2014年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円); 2013年度: 6,890千円 (直接経費: 5,300千円、間接経費: 1,590千円); 2012年度: 7,670千円 (直接経費: 5,900千円、間接経費: 1,770千円)
• キーワード: オートファジー / 窒素転流 / 栄養成長 / 生殖成長 / イネ / 葉緑体 / 老化 / 光合成 / 栄養飢餓

研究成果の概要

本研究では、イネの生活環においてオートファジーが果たす役割について解析を進め以下の成果を得た。(1) オートファジー欠損変異体イネを単離した。(2) 蛍光タンパク質マーカーを発現する形質転換体を作成しイネにおけるオートファジーの可視化・評価系を構築した。(3)変異体イネでは、生殖成長が遅延し出穂が遅れること、さらには花粉や葯の発達が不完全となり雄性不稔となることを明らかにした。(4) 変異体イネでは、 栄養成長期に葉緑体タンパク質の分解や窒素転流が滞り、個体の窒素利用効率や乾物生産が低下することを明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] From Arabidopsis to cereal crops: Conservation of chloroplast protein degradation by autophagy indicates its fundamental role in plant productivity. (2015)
  • 著者名/発表者名: Izumi M, Hidema J, Ishida H
  • 雑誌名: Plant Signaling & Behavior 巻: 10 号: 11 ページ: e1101199-e1101199
  • DOI: 10.1080/15592324.2015.1101199
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Establishment of monitoring methods for autophagy in rice reveals autophagic recycling of chloroplasts and root plastids during energy limitation. (2015)
  • 著者名/発表者名: Izumi M, Hidema J, Wada S, Kondo E, Kurusu T, Kuchitsu K, Makino A, Ishida H.
  • 雑誌名: Plant Physiology 巻: 169 号: 4 ページ: 1307-1320
  • DOI: 10.1104/pp.114.254078
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Autophagy supports biomass production and nitrogen use efficiency at the vegetative stage in rice (2015)
  • 著者名/発表者名: Wada S, Hayashida Y, Izumi M, Kurusu T, Hanamata S, Kanno K, Kojima S, Yamaya T, Kuchitsu K, Makino A, Ishida H
  • 雑誌名: Plant Physiology 巻: in press 号: 1 ページ: 60-73
  • DOI: 10.1104/pp.15.00242
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Roles of autophagy in chloroplast recycling (2014)
  • 著者名/発表者名: Ishida H, Izumi M, Wada S and Makino A
  • 雑誌名: Biochim. Biophys. Acta 巻: 1837 (4) 号: 4 ページ: 512-521
  • DOI: 10.1016/j.bbabio.2013.11.009
  • 査読あり
• [雑誌論文] OsATG7 is required for autophagy-dependent lipid metabolism in rice postmeiotic anther development (2014)
  • 著者名/発表者名: Takamitsu Kurusu, Tomoko Koyano, Shigeru Hanamata, Takahiko Kubo, Yuhei Noguchi, Chikako Yagi, Noriko Nagata, Takashi Yamamoto, Takayuki Ohnishi, Yozo Okazaki, Nobutaka Kitahata, Daichi Ando, Masaya Ishikawa, Shinya Wada, Akio Miyao, Hirohiko Hirochika, Hiroaki Shimada, Amane Makino, Kazuki Saito, Hiroyuki Ishida, Tetsu Kjnoshita, Nori Kurata and Kazuyuki Kuchitsu^*
  • 雑誌名: Autophagy 巻: 10(5) 号: 5 ページ: 878-888
  • DOI: 10.4161/auto.28279
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Deficiency of autophagy leads to significant changes of metabolic profiles in Arabidopsis. (2013)
  • 著者名/発表者名: Izumi M, Hidema J, Ishida H
  • 雑誌名: Plant Signaling & Behavior 巻: 8 号: 8 ページ: 443-443
  • DOI: 10.4161/psb.25023
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evidence for contribution of autophagy to Rubisco degradation during leaf senescence in Arabidopsis thaliana. (2013)
  • 著者名/発表者名: Ono Y, Wada S, Izumi M, Makino A, Ishida H
  • 雑誌名: Plant, Cell and Environment 巻: (In press) 号: 6 ページ: 1147-1159
  • DOI: 10.1111/pce.12049
  • 査読あり
• [雑誌論文] Autophagy contributes to nighttime energy availability for growth in Arabidopsis. (2013)
  • 著者名/発表者名: Izumi M, Hidema J, Makino A, Ishida H
  • 雑誌名: Plant Physiology 巻: 161 号: 4 ページ: 1682-1693
  • DOI: 10.1104/pp.113.215632
  • 査読あり
• [学会発表] 異なる窒素栄養条件下においてオートファジーの欠損がイネの窒素利用と成長に与える影響の解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 横浜諒、和田慎也、菅野圭一、小島創一、山谷知行、牧野周、石田宏幸
  • 学会等名: 日本植物生理学会
  • 発表場所: 岩手大学（岩手県盛岡市）
  • 年月日: 2016-03-18
• [学会発表] イネの発芽過程におけるオートファジーの役割 (2015)
  • 著者名/発表者名: 和田慎也、中村 萌、石田宏幸、牧野 周
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会
  • 発表場所: 京都大学（京都府京都市左京区）
  • 年月日: 2015-09-09
• [学会発表] シロイヌナズナのRCBおよび葉緑体オートファジーにおけるATI（ATG8-interacting proteins）の役割について (2015)
  • 著者名/発表者名: 石田宏幸、西村 翼、泉 正範、Gad Galili、牧野 周
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会
  • 発表場所: 京都大学（京都府京都市左京区）
  • 年月日: 2015-09-09
• [学会発表] イネの栄養成長と老化葉の窒素リサイクルにおけるオートファジーの役割の解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 和田慎也、林田泰和、泉 正範、来須孝光、花俣 繁、朽津和幸、牧野 周、石田宏幸
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会
  • 発表場所: 京都大学（京都府京都市左京区）
  • 年月日: 2015-09-09
• [学会発表] シロイヌナズナにおけるオートファジーが亜鉛欠乏時に果たす役割 (2015)
  • 著者名/発表者名: 江口雅丈、吉本光希、木村和彦、泉 正範、和田慎也、牧野 周、石田宏幸
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会
  • 発表場所: 京都大学（京都府京都市左京区）
  • 年月日: 2015-09-09
• [学会発表] Establishment of monitoring methods for autophagy in rice reveals autophagic recycling of chloroplasts and root plastids during energy limitation (2015)
  • 著者名/発表者名: Masanori Izumi，Jun Hidema，Shinya Wada，Eri Kondo，Takamitsu Kurusu，Kazuyuki Kuchitsu，Amane Makino，Hiroyuki Ishida
  • 学会等名: 日本植物生理学会
  • 発表場所: 東京農業大学、世田谷
  • 年月日: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [学会発表] 異なる窒素栄養条件下においてオートファジーの欠損がイネの窒素利用と成長に及ぼす影響の解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 横浜諒，和田慎也，牧野周，石田宏幸
  • 学会等名: 日本植物生理学会
  • 発表場所: 東京農業大学、世田谷
  • 年月日: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [学会発表] イネの栄養成長と老化葉の窒素リサイクルにおける オートファジーの役割の解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 和田慎也，林田泰和, 泉正範，来須孝光，花俣繁，朽津和幸，牧野周，石田宏幸
  • 学会等名: 日本植物生理学会
  • 発表場所: 東京農業大学、世田谷
  • 年月日: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [学会発表] 異なる窒素栄養条件下においてオートファジーの欠損がイネの窒素利用と成長に及ぼす影響の解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 和田慎也, 横浜諒, 石田宏幸, 牧野周
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会
  • 発表場所: 東京農工大学、府中
  • 年月日: 2014-09-09 – 2014-09-11
• [学会発表] Autophagy for Photodamaged Chloroplast in Arabidopsis (2014)
  • 著者名/発表者名: Izumi，M., Ishida，H., Makino，A., Hidema, J.
  • 学会等名: 日本植物生理学会
  • 発表場所: 富山（富山大学）
• [学会発表] オートファジーの欠損がイネの栄養成長と窒素転流へ与える影響の解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 林田泰和、和田慎也、来須孝光、朽津和幸、牧野周、石田宏幸
  • 学会等名: 日本植物生理学会
  • 発表場所: 富山（富山大学）
• [学会発表] 植物の栄養リサイクルと葉緑体のオートファジー (2014)
  • 著者名/発表者名: 石田宏幸
  • 学会等名: 日本農芸化学会シンポジウム
  • 発表場所: 生田（明治大学）
  • 招待講演
• [学会発表] イネオートファジー欠損変異体Osatg7 の生理解析－ ( その１) 栄養成長期における個体生育について－ (2013)
  • 著者名/発表者名: 和田慎也、林田泰和、来須孝光、朽津和幸、牧野周、石田宏幸
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会
  • 発表場所: 名古屋（名古屋大学）
• [学会発表] イネオートファジー欠損変異体Osatg7 の生理解析－（その２）葉の老化過程における窒素転流への影響について－ (2013)
  • 著者名/発表者名: 林田泰和、和田慎也、来須孝光、朽津和幸、牧野周、石田宏幸
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会
  • 発表場所: 名古屋（名古屋大学）
• [学会発表] イネにおけるRubisco-containing body/ オートファジー系の可視化 (2013)
  • 著者名/発表者名: 泉正範、日手間純、近藤依里、牧野周、石田宏幸
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会
  • 発表場所: 名古屋（名古屋大学）
• [学会発表] Role of autophagy in Rubisco degradation during leaf senescence (2013)
  • 著者名/発表者名: Ishida, H., Ono, Y., Wada, S., Izumi, M., Yoshimoto, K., Mae, T., Makino, A.
  • 学会等名: 6th European Workshop on Leaf Senescence
  • 発表場所: フランス（INRA-Versailles）
• [学会発表] Identification of a rice autophagy defected mutant, OsATG7, and phenotypes in the life cycle (2013)
  • 著者名/発表者名: Wada, S., Hatyashida, Y., Kurusu, T., Kuchitsu, K., Makino, A., Ishida, H.
  • 学会等名: 6th European Workshop on Leaf Senescence
  • 発表場所: フランス（INRA-Versailles）
• [学会発表] Autophagy in plant energy availability (2013)
  • 著者名/発表者名: Izumi, M., Hirota, T., Hidema, J., Makino, A.
  • 学会等名: 6th European Workshop on Leaf Senescence
  • 発表場所: フランス（INRA-Versailles）
• [学会発表] Autophagy contributes to Rubisco degradation during leaf senescence in Arabidopsis (2013)
  • 著者名/発表者名: 小野佑樹、和田慎也、泉正範、牧野周 石田宏幸
  • 学会等名: 第54回日本植物生理学会
  • 発表場所: 岡山大学(岡山市)
• [学会発表] シロイヌナズナのエネルギー利用におけるオートファジーの寄与について (2013)
  • 著者名/発表者名: 泉正範、日出間純、牧野周、石田宏幸
  • 学会等名: 第54回日本植物生理学会
  • 発表場所: 岡山大学(岡山市)
• [学会発表] Autophagy of chloroplasts during leaf senescence (2012)
  • 著者名/発表者名: Ishida H.
  • 学会等名: 10th International Congress on Plant Molecular Biology
  • 発表場所: 済州島ICC(韓国)(招待講演)
• [学会発表] シロイヌナズナ葉の栄養素リサイクルにおいてRCB/オートファジー系が担う役割の解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 泉正範、日出間純、牧野周、石田宏幸
  • 学会等名: 第58回日本土壌肥料学会
  • 発表場所: 鳥取大学(鳥取市)
• [学会発表] Rubisco分解におけるオートファジーの貢献度の評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 小野佑樹、和田慎也、泉正範、牧野周、石田宏素
  • 学会等名: 第58回日本土壌肥料学会
  • 発表場所: 鳥取大学(鳥取市)