硫黄応答欠損変異株と情報伝達因子間相互作用で紐解く硫黄同化・代謝の制御機構

• 研究課題/領域番号: 24380040
• 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: 九州大学
• 研究代表者: 丸山 明子 九州大学, (連合)農学研究科(研究院), 准教授 (70342855)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 18,200千円 (直接経費: 14,000千円、間接経費: 4,200千円); 2015年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円); 2014年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円); 2013年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円); 2012年度: 8,450千円 (直接経費: 6,500千円、間接経費: 1,950千円)
• キーワード: 硫黄同化 / 硫黄代謝 / タンパク質間相互作用 / SLIM1 / グルコシノレート / SDI / 転写制御 / ドメイン解析 / 硫酸イオン輸送 / 変異株

研究成果の概要

植物の硫黄同化・代謝は、作物の生産性に加え、有用含硫二次代謝物質の蓄積量、環境ストレス耐性に大きく影響する。本研究では、硫黄同化・代謝の調節機構について、-Sに応じて発現の上昇する遺伝子SDIがグルコシノレート(GSL)生合成を抑制すること、その機構がGSL生合成の促進因子MYB28との相互作用を介したGSL生合成系遺伝子の発現抑制によることを解明した。また、硫酸イオン輸送体SULTR2;1の根における-Sに応じた発現上昇を担うシス配列SURE21を同定し、この応答が-S時の硫酸吸収および地上部への輸送に働くことを見出した。加えて、重金属処理が地上部への硫酸輸送を促進することを見出した。

研究成果

• [国際共同研究] Michigan State University(米国)
• [国際共同研究] MaxPlank Institute/University of Koeln(ドイツ)
• [国際共同研究] 忠南大学(韓国)
• [国際共同研究] Michigan State University(米国)
• [国際共同研究] Max-Plank Institute/University of Koeln(Germany)
• [国際共同研究] 忠南大学(韓国)
• [雑誌論文] 5&#x2032;-non-transcribed flanking region and 5&#x2032;-untranslated region play distinctive roles in sulfur deficiency induced expression of <i>SULFATE TRANSPORTER 1;2</i> in <i>Arabidopsis</i> roots (2017)
  • 著者名/発表者名: *Maruyama-Nakashita A, Suyama A, Takahashi H
  • 雑誌名: Ｐｌａｎｔ Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 巻: 34 号: 1 ページ: 51-55
  • DOI: 10.5511/plantbiotechnology.16.1226a
  • NAID: 130005519596
  • ISSN: 1342-4580, 1347-6114
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Sulfur-deficiency-induced repressor proteins optimize glucosinolate biosynthesis in plants. (2016)
  • 著者名/発表者名: Aarabi F, Kusajima M, Tohge T, Konishi T, Gigolashvili T, Takamune M, Sasazaki Y, Watanabe M, Nakashita H, Fernie A, Takahashi H, Saito K, Hubberten HM, Hoefgen R, *Maruyama-Nakashita A
  • 雑誌名: Science Advances 巻: 2 号: 10
  • DOI: 10.1126/sciadv.1601087
  • NAID: 120007008028
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Effects of cadmium treatment on the uptake and translocation of sulfate in Arabidopsis thaliana. (2016)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi C, Takimoto Y, Ohkama-Ohtsu N, Hokura A, Shinano T, Nakamura T, Suyama A, *Maruyama-Nakashita A
  • 雑誌名: Plant Cell Physiology 巻: 57 号: 11 ページ: 2353-2366
  • DOI: 10.1093/pcp/pcw156
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Combinatorial use of sulfur-responsive regions of sulfate transporters provides a highly sensitive plant-based system for detecting selenate and chromate in the environment. (2016)
  • 著者名/発表者名: *Maruyama-Nakashita A
  • 雑誌名: Soil Science and Plant Nutrition 巻: 62 号: 4 ページ: 386-391
  • DOI: 10.1080/00380768.2016.1152878
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Measurement of Uptake and Root-to-Shoot Distribution of Sulfate in Arabidopsis Seedlings. (2016)
  • 著者名/発表者名: N. Yoshimoto, T. Kataoka, A. Maruyama-Nakashita, H. Takahashi
  • 雑誌名: Bio-protocol 巻: 6(1)
  • NAID: 120007008029
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Sulfur-responsive elements in the 3’-non-transcribed intergenic region are essential for the induction of SULFATE TRANSPORTER 2;1 gene expression in Arabidopsis roots under sulfur deficiency (2015)
  • 著者名/発表者名: Maruyama-Nakashita A, Watanabe-Takahashi A, Inoue E, Yamaya T, Saito K Takahashi H
  • 雑誌名: The Plant Cell 巻: in press 号: 4 ページ: 1279-1296
  • DOI: 10.1105/tpc.114.134908
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 植物細胞内の硫酸イオン輸送 (2015)
  • 著者名/発表者名: 丸山明子
  • 雑誌名: RADIOISOTOPES 巻: 64 ページ: 549-551
  • NAID: 130005094738
  • 査読あり
• [雑誌論文] 植物の維管束を介した硫酸イオン輸送 -SULTR2;1の働きを中心に- (2015)
  • 著者名/発表者名: 丸山明子
  • 雑誌名: RADIOISOTOPES 巻: 64 ページ: 609-612
  • 査読あり
• [学会発表] SDI1 inhibits aliphatic GSL biosynthesis through the interaction with MYB28 (2017)
  • 著者名/発表者名: Maruyama-Nakashita A, Kusajima M, Gigolashvili T, Konishi T, Nakashita H
  • 学会等名: 第58回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 鹿児島大学（鹿児島市）
• [学会発表] 植物の硫黄同化・代謝とその調節 (2016)
  • 著者名/発表者名: 丸山明子
  • 学会等名: 第89回日本生化学会大会フォーラム「イオウ原子が生み出す多彩な生体反応と含硫化合物の生理機能に関する最新知見」
  • 発表場所: 仙台国際センター（仙台市）
  • 招待講演
• [学会発表] 植物を用いた環境中セレン酸・クロム酸の検出系 (2016)
  • 著者名/発表者名: 丸山明子
  • 学会等名: 土壌肥料学会2016年度大会
  • 発表場所: 佐賀大学（佐賀市）
• [学会発表] EIN3とのドメイン置換によるSLIM1機能ドメインの探索：エチレン応答か硫黄栄養応答か (2016)
  • 著者名/発表者名: 山口千仁、上土井優貴、丸山明子
  • 学会等名: 土壌肥料学会2016年度大会
  • 発表場所: 佐賀大学（佐賀市）
• [学会発表] ゼニゴケEILが硫黄栄養応答に果たす役割 (2016)
  • 著者名/発表者名: 牧野宏美、前田祐華、上土井優貴、陶山明子、石崎公庸、石田咲子、西浜竜一、河内孝之、平山隆志、丸山明子
  • 学会等名: 土壌肥料学会2016年度大会
  • 発表場所: 佐賀大学（佐賀市）
• [学会発表] Sulfur deficiency response in plants: Trade-off of the primary and secondary sulfur metabolism. (2016)
  • 著者名/発表者名: Maruyama-Nakashita A
  • 学会等名: 5th Sulphyton Workshop
  • 発表場所: 台北（台湾）
  • 国際学会
• [学会発表] Detection and quantification of selenate and chromate using sulfur-responsive regions of sulfate transporters (2016)
  • 著者名/発表者名: Maruyama-Nakashita A
  • 学会等名: 5th Sulphyton Workshop
  • 発表場所: 台北（台湾）
  • 国際学会
• [学会発表] Effects of cadmium treatment on uptake and translocation of sulfate in Arabidopsis thaliana. (2016)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi C, Takimoto Y, Hokura A, Ohkama-Ohtsu N, Suyama A, Shinano T, Maruyama-Nakashita A
  • 学会等名: 5th Sulphyton Workshop
  • 発表場所: 台北（台湾）
  • 国際学会
• [学会発表] 硫黄栄養の変化に応じた植物の硫黄同化と代謝の調節機構 (2016)
  • 著者名/発表者名: 丸山明子
  • 学会等名: 第二回 植物の栄養研究会
  • 発表場所: 名古屋大学（名古屋市）
• [学会発表] Sulfur-responsive elements in 3’-non-transcribed region of SULFATE TRANSPORTER 2;1 : Essential role in transcriptional regulation, sulfate uptake and translocation in Arabidopsis roots under sulfur-deficient conditions. (2016)
  • 著者名/発表者名: Maruyama-Nakashita A, Watanabe-Takahashi A, Inoue E, Yamaya T, Saito K, Takahashi H
  • 学会等名: International Conference of Arabidopsis Research 2016
  • 発表場所: 慶州（大韓民国）
  • 国際学会
• [学会発表] Effects of cadmium treatment on uptake and translocation of sulfate in Arabidopsis thaliana. (2016)
  • 著者名/発表者名: 1)Yamaguchi C, Takimoto Y, Hokura A, Ohkama-Ohtsu N, Suyama A, Shinano T, Maruyama-Nakashita A
  • 学会等名: International Conference of Arabidopsis Research 2016
  • 発表場所: 慶州（大韓民国）
  • 国際学会
• [学会発表] Detection and Quantification of Selenate and Chromate Using Sulfur-Responsive Regions of Sulfate Transporters (2015)
  • 著者名/発表者名: A. Maruyama-Nakashita, Y. Takimoto, E. Inoue, K. Saito, H. Takahashi
  • 学会等名: ICOBTE2015
  • 発表場所: 福岡国際会議場
  • 年月日: 2015-07-15
  • 国際学会
• [学会発表] Effects of Cadmium Treatment on Uptake and Translocation of Sulfate in Arabidopsis thaliana (2015)
  • 著者名/発表者名: C. Yamaguchi, Y. Takimoto, T. Shinano, A. Hokura, A. Maruyama-Nakashita
  • 学会等名: ICOBTE2015
  • 発表場所: 福岡国際会議場
  • 年月日: 2015-07-15
  • 国際学会
• [学会発表] SDIは含硫化合物グルコシノレートの生合成を抑制する (2015)
  • 著者名/発表者名: 丸山明子、高宗万希子、笹崎容子、峠隆之、斉藤和季、髙橋秀樹
  • 学会等名: 第56 回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 東京農業大学
  • 年月日: 2015-03-17
• [学会発表] ゼニゴケEILがエチレンおよび硫黄栄養応答に果たす役割 (2015)
  • 著者名/発表者名: 牧野宏美、前田祐華、上土井優貴、陶山明子、石崎公庸、石田咲子、西浜竜一、河内孝之、平山隆志、丸山明子
  • 学会等名: 第56 回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 東京農業大学
  • 年月日: 2015-03-17
• [学会発表] 硫酸イオントランスポーターSULTR2;1の硫黄欠乏応答に働くシス配列 -遺伝子下流域による転写制御と地上部への硫酸イオン輸送に果たす役割- (2015)
  • 著者名/発表者名: 丸山 明子、髙橋 晶子、井上 恵理、山谷 知行、斉藤 和季、髙橋 秀樹
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会九州部会
  • 発表場所: 九州大学
• [学会発表] 硫黄栄養の応答欠損変異株の解析 －新規硫黄栄養応答制御因子の単離を目指して－ (2015)
  • 著者名/発表者名: 山口千仁、中村有美子、髙橋秀樹、丸山明子
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会九州部会
  • 発表場所: 九州大学
• [学会発表] 硫黄栄養応答の転写制御機構 (2015)
  • 著者名/発表者名: 丸山 明子
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会2015年京都大会
  • 発表場所: 京都大学
  • 招待講演
• [学会発表] SULTR2;1遺伝子下流域の生理的な役割：硫酸イオン吸収と移行の促進にとどまらない何か (2015)
  • 著者名/発表者名: 丸山 明子
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会2015年京都大会
  • 発表場所: 京都大学
• [学会発表] カドミウム処理による植物体内の硫黄分配の変化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山口千仁、陶山明子、瀧本裕希、大鎌直子、信濃卓郎、保倉明子、丸山明子
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会2015年京都大会
  • 発表場所: 京都大学
• [学会発表] Functional analysis of MpEIL in relation to ethylene and sulfur nutrition response (2014)
  • 著者名/発表者名: Hiromi Makino, Yuka Maeda, Yuuki Jodoi, Akiko Suyama, Sakiko Ishida, Akiko Maruyama-Nakashita, Kimitsune Ishizaki, Ryuichi Nishihama, Takayuki Kohchi
  • 学会等名: Marchantia Workshop 2014
  • 発表場所: 神戸大学
  • 年月日: 2014-12-09
• [学会発表] 硫黄二次代謝系の抑制因子RMGの発見 (2014)
  • 著者名/発表者名: 丸山明子、高宗万希子、笹崎容子、峠隆之、濱野幸栄子、髙橋秀樹、斉藤和季
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会2014年度東京大会
  • 発表場所: 東京農工大学
  • 年月日: 2014-09-11
• [学会発表] A novel cis-acting element and transcription factor involved in the induction of SULTR1;2 expression and sulfate uptake activity under sulfur limitation in Arabidopsis roots. (2014)
  • 著者名/発表者名: Akiko Maruyama-Nakashita, Makiko Takamune, Yuki Kimura, Yumiko Nakamura, Kazuki Saito, Hideki Takahashi
  • 学会等名: 9th International Workshop Sulfur Metabolism in Plants
  • 発表場所: Freiburg, Germany
  • 年月日: 2014-04-15
• [学会発表] 硫黄栄養の変化に応じた植物の硫黄同化と代謝の調節機構 (2014)
  • 著者名/発表者名: 丸山明子
  • 学会等名: 日本農芸化学会2014年度大会
  • 発表場所: 明治大学
  • 招待講演
• [学会発表] 化合物処理により植物体内のグルタチオン量を増やす試み (2013)
  • 著者名/発表者名: 丸山明子
  • 学会等名: 2013 年度日本土壌肥料学会九州支部春季例会
  • 発表場所: 佐賀大学
• [学会発表] 硫酸イオントランスポーターの硫黄欠乏による発現誘導を指標とした硫黄栄養応答欠損変異株の探索と表現型の解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 山口千仁、林 純一、中村有美子、高橋秀樹、丸山明子
  • 学会等名: 第8回トランスポーター研究会年会
  • 発表場所: 熊本大学
• [学会発表] 硫黄同化・代謝系の理解とその応用展開 -作物の質を支える元素として- (2012)
  • 著者名/発表者名: 丸山明子
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会2012年度大会
  • 発表場所: 鳥取大学(招待講演)
  • 年月日: 2012-09-06
• [学会発表] 植物の硫酸イオン吸収・硫黄同化系制御機構の解明 (2012)
  • 著者名/発表者名: 丸山明子
  • 学会等名: 2012年度日本土壌肥料学会九州支部春期例会
  • 発表場所: 鹿児島大学(招待講演)
  • 年月日: 2012-04-25
• [図書] Glutathione in plant growth, development and stress tolerance. (2017)
  • 著者名/発表者名: *Maruyama-Nakashita A, Ohkama-Ohtsu N
  • 出版者: Springer
• [図書] Plant Ecophysiology, Vol.11, Selenium in Plant. (2017)
  • 著者名/発表者名: *Tamaoki M, Maruyama-Nakashita A
  • 出版者: Springer
• [図書] Sulfur Metabolism in Higher Plants - Fundamental. Environmental and Agricultural Aspects. (2017)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi C, *Maruyama-Nakashita A
  • 出版者: Springer
• [図書] Sulfur Metabolism in Plants: Molecular Physiology and Ecophysiology (2015)
  • 著者名/発表者名: L. J. De Kok, M. J. Hawkesford H. Rennenberg, K. Saito, E. Schnug
  • 総ページ数: 300
  • 出版者: Springer
• [図書] Sulfur Metabolism in Plants: Molecular Physiology and Ecophysiology (2015)
  • 著者名/発表者名: Luit J. De Kok, Malcolm J. Hawkesford Heinz Rennenberg, Kazuki Saito, Ewald Schnug
  • 総ページ数: 300
  • 出版者: Springer
• [備考] 植物が硫黄の不足に応じてグルコシノレートの生合成を止める仕組みを発見
  • URL: http://www.kyushu-u.ac.jp
• [備考] 植物が栄養の少ない環境でも、栄養吸収を維持するしくみを発見
  • URL: https://www.kyushu-u.ac.jp
• [備考] 植物を使って環境中の有害重金属を検出・定量するしくみの開発に成功！
• [備考]
  • URL: http://bbs1.agr.kyusyu-u.ac.jp/prweb2/b06/amaru/amn/youkoso.html