可塑的な葉緑体分化の分子機構

• 研究課題/領域番号: 24570042
• 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: 植物分子生物・生理学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 増田 建 東京大学, 総合文化研究科, 教授 (00242305)
• 連携研究者: 小林 康一 東京大学, 大学院総合文化研究科, 助教 (40587945)
• 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: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円); 2014年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2013年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2012年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
• キーワード: 葉緑体分化 / 転写因子 / 転写制御 / 光合成 / 共発現 / 植物ホルモン / 光シグナル / 葉緑体 / クロロフィル / 光化学系 / シロイヌナズナ / 根 / サイトカイニン

研究成果の概要

本研究で可塑的な葉緑体分化の分子機構の解明に取り組んだ。地上部から切り離された根で、オーキシンとサイトカイニンにより緑化が誘導されるを見出した。そのメカニズムとして、地上部を喪失した根ではオーキシンによる抑制が減少し、さらに傷害部におけるサイトカイニンシグナルが活性化され、緑化が誘導されることを明らかにした。
この葉緑体分化は光合成関連遺伝子群の協調的な転写活性化を伴っており、転写因子のHY5とGLKが、相互作用しながら光合成関連遺伝子の発現を活性化させることを明らかにした。さらに、GLKを過剰発現した根では葉緑体の分化が強く誘導され、野生株と比べ高い光合成活性を有することを明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Expression analysis of transcription factors involved in chloroplast differentiation. (2015)
  • 著者名/発表者名: Listiawan DA, Tanoue R, Kobayashi K, Masuda T
  • 雑誌名: Procedia Chemistry 巻: 14 ページ: 146-151
  • DOI: 10.1016/j.proche.2015.03.021
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Klebsormidium flaccidum genome reveals primary factors for plant terrestrial adaptation. (2014)
  • 著者名/発表者名: Hori, Koichi, et al.
  • 雑誌名: Nature communications 巻: 5 号: 1 ページ: 1-9
  • DOI: 10.1038/ncomms4978
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Transcriptional regulation of thylakoid galactolipid biosynthesis coordinated with chlorophyll biosynthesis during the development of chloroplasts in Arabidopsis. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi, K., Fujii, S., Sasaki, D., Baba, S., Ohta, H., Masuda, T., and Wada, H.
  • 雑誌名: Frontiers of Plant Science 巻: 5 ページ: 272-272
  • DOI: 10.3389/fpls.2014.00272
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Molecular phylogeny and intricate evolutionary history of the three isofunctional enzymes involved in the oxidation of protoporphyrinogen IX (2014)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi, K., Masuda, T., Tajima, N., Wada, H., Sato, N.
  • 雑誌名: Genome Biology and Evolution 巻: 6 号: 8 ページ: 2141-2155
  • DOI: 10.1093/gbe/evu170
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Role of galactolipid biosynthesis in coordinated development of photosynthetic complexes and thylakoid membranes during chloroplast biogenesis in Arabidopsis (2013)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi, K., T. Narise, K. Sonoike, H. Hashimoto, N. Sato, M. Kondo, M. Nishimura, M. Sato, K. Toyooka, K. Sugimoto, H. Wada, T. Masuda and H. Ohta
  • 雑誌名: Plant J. 巻: 73 号: 2 ページ: 250-261
  • DOI: 10.1111/tpj.12028
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photosynthesis of Root Chloroplasts Developed in Arabidopsis Lines Overexpressing GOLDEN2-LIKE Transcription Factors (2013)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi K, Sasaki D, Noguchi K, Fujinuma D, Komatsu H, Kobayashi M, Sato M, Toyooka K, Sugimoto K, Niyogi KK, Wada H, Masuda T
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol 巻: 54（8） 号: 8 ページ: 1365-1377
  • DOI: 10.1093/pcp/pct086
  • NAID: 10031195189
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Regulation of root greening by light and auxin/cytokinin signaling in Arabidopsis (2012)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi, K., Baba, S., Obayashi, T., Keranen, M., Aro, E.M., Fukaki, H., Ohta, H., Masuda T.
  • 雑誌名: Plant Cell 巻: 24 ページ: 1081-1095
  • 査読あり
• [雑誌論文] Role of the G-box element for regulation of chlorophyll biosynthesis in Arabidopsis root (2012)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi, K., Obayashi, T., Masuda, T.
  • 雑誌名: Plant Signal. Behavior 巻: 7 号: 8 ページ: 922-926
  • DOI: 10.4161/psb.20760
  • 査読あり
• [雑誌論文] Disrupting the bimolecular binding of the heme binding protein 5 (AtHBP5) with heme oxygenase I (HYI) leads to oxidative stress in Arabidopsis (2012)
  • 著者名/発表者名: Lee H.-Y., Masuda, T., Buckhout, T. J.
  • 雑誌名: J. Exp. Bot. 巻: 63 ページ: 5967-5987
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evaluation ofunbound free heme in plant cells by differential acetone extraction (2012)
  • 著者名/発表者名: Espinas NA, Kobayashi K, Takahashi S, Mochizuki N, Masuda T
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol 巻: 53巻 号: 7 ページ: 1344-1354
  • DOI: 10.1093/pcp/pcs067
  • 査読あり
• [雑誌論文] 植物細胞におけるヘム代謝研究の新展開 (2012)
  • 著者名/発表者名: 増田建
  • 雑誌名: 光合成研究 巻: 64 ページ: 115-124
  • 査読あり
• [学会発表] Monogalactosyldiacylglycerol synthesis in the dark contributes to etiolation and chloroplast differentiation of Arabidopsis (2016)
  • 著者名/発表者名: Fujii S, Kobayashi K, Masuda T, Wada H
  • 学会等名: 第５７回植物生理学会年会
  • 発表場所: 岩手大学（岩手県盛岡市）
  • 年月日: 2016-03-18
• [学会発表] Chloroplast differentiation (2014)
  • 著者名/発表者名: Masuda, T.
  • 学会等名: Academia Synica Symposium
  • 発表場所: Taiwan
  • 年月日: 2014-10-02
  • 招待講演
• [学会発表] Plastid differentiation controlled by coordinate transcriptional regulation of nuclear-encoded photosynthetic genes (2014)
  • 著者名/発表者名: Masuda, T.
  • 学会等名: International Conference on Natural Sciences (ICONS 2014)
  • 発表場所: Indonesia
  • 年月日: 2014-09-24 – 2014-09-26
  • 招待講演
• [学会発表] 茎頂分裂組織特異的転写因子ISH1, ISH2の強調作業による根部での地上用器官の形成 (2014)
  • 著者名/発表者名: 戸松創、花野滋、小林康一、近藤侑貴、別役重之、瀧田英司、山道桂子、太田啓之、細内敦、小澤馨史、長瀬隆弘、尾形善之、櫻井望、鈴木秀幸、増田建、福田裕穂、柴田大輔
  • 学会等名: 第５５回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 富山大学 五福キャンパス
• [学会発表] 車軸藻植物門クレビソルミディウムのゲノム解析と脂質代謝系の進化過程の解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 堀孝一、丸山史人、藤澤貴智、富樫智章、山本希、円由香、下嶋美恵、瀬尾光範、佐藤修正、山田拓司、森宙史、田島直幸、森山崇、池内昌彦、渡邊麻衣、和田元、小林康一、斎藤勝和、増田建、他
  • 学会等名: 日本植物学会第７７回大会
  • 発表場所: 北海道大学 札幌キャンパス
• [学会発表] シロイヌナズナにおける２つのフェロキラターゼアイソフォームによるヘム分配機構の解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 増田建、Nino, A. Espinas, 小林康一、佐藤康、高橋香織、田中亮一、望月伸悦
  • 学会等名: 日本植物学会第７７回大会
  • 発表場所: 北海道大学 札幌キャンパス
• [学会発表] 傷害に応答した根の緑化に関わるサイトカイニンシグナル経路 (2013)
  • 著者名/発表者名: 佐々木大地、岩瀬哲、杉本慶子、増田建、和田元、小林康一
  • 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] 車軸藻網クレブソルミディウムのゲノム解析と植物の陸上化要因の予測 (2013)
  • 著者名/発表者名: 堀孝一、増田建、他
  • 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] Allocation of heme is differentially regulated by ferrochelatase isoforms in Arabidopsis cells (2013)
  • 著者名/発表者名: Espinas, E., Kobayashi, K., Sato, Y., Mochizuki, N., Masuda, T.
  • 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] Photosynthesis in roots of Arabidopsis over expressing GLK (2013)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi, K., Sasaki, D., Noguchi, K., Fujinuma, D., Kobayashi, M., Sato, M., Toyooka, K., Sugimoto, K., Wada, H., Masuda, T.
  • 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
• [図書] 理系総合のための生命科学 (2013)
  • 著者名/発表者名: 赤坂甲治、有田正規、石浦章一、井出利憲、伊藤元己、入村達郎、太田邦史、大矢禎一、堅田利明、児玉龍彦、笹川昇、佐藤健、佐藤直樹、嶋田正和、杉山崇隆、多田幸雄、立花政夫、塚谷裕一、坪井貴司、寺島一郎、豊島陽子、長野哲雄、野口航、福田裕穂、正木春彦、増田建、他
  • 総ページ数: 333
  • 出版者: 羊土社
• [図書] The Handbook of Porphyrin Science (2012)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi, K., Masuda, T.
  • 総ページ数: 69
  • 出版者: World Scientific Publishing
• [備考] 植物代謝システム研究室（増田建研究室）
  • URL: http://park.itc.u-tokyo.ac.jp/masuda_lab/Masuda_Laboratory/Welcome.html
• [備考] 増田研究室ホームページ
  • URL: http://park.itc.u-tokyo.ac.jp/masuda_lab/Masuda_Laboratory/Welcome.html
• [備考] Welcome
  • URL: http://park.itc.u-tokyo.ac.jp/masuda_lab/Masuda_Laboratory/Welcome.html