植物における硝酸応答の分子基盤の解明

• 研究課題/領域番号: 25252014
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 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, 教授 (20222359)
• 研究期間 (年度): 2013-05-31 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 45,890千円 (直接経費: 35,300千円、間接経費: 10,590千円); 2016年度: 11,180千円 (直接経費: 8,600千円、間接経費: 2,580千円); 2015年度: 11,180千円 (直接経費: 8,600千円、間接経費: 2,580千円); 2014年度: 11,180千円 (直接経費: 8,600千円、間接経費: 2,580千円); 2013年度: 12,350千円 (直接経費: 9,500千円、間接経費: 2,850千円)
• キーワード: 植物 / 硝酸シグナル / シグナル伝達 / 転写因子 / 遺伝子発現制御 / 植物栄養 / 硝酸応答 / 転写制御 / 窒素 / 遺伝子発現

研究成果の概要

植物の窒素栄養環境への適応において硝酸応答型の遺伝子発現は中心的な役割を担う。この硝酸応答型遺伝子発現を担う転写因子はNLPタンパク質群であることを同定していることから、NLP転写因子群を手がかりに、モデル植物であるシロイヌナズナを用いて硝酸応答型遺伝子発現の制御機構の解析を行った。DNAマイクロアレイ解析によって、NLP転写因子群は硝酸応答型遺伝子発現のほとんどを制御しているマスターレギュレーターであることを明らかにした。また、硝酸シグナルの伝達に応答してNLP転写因子群がリン酸化されることが、NLP転写因子の活性化機構であることを明らかにした。

研究成果

• [国際共同研究] ハーバード大学医学系大学院/カリフォルニア大学サンフランシスコ校(米国)
• [国際共同研究] Dept. of Molecular Biology, MGH/Genetics, Harvard Medical School(米国)
• [雑誌論文] Reduced expression of APUM24, encoding a novel rRNA processing factor, induces sugar-dependent nucleolar stress and altered sugar responses in Arabidopsis thaliana (2018)
  • 著者名/発表者名: Maekawa, S., Ishida, T. and Yanagisawa, S.
  • 雑誌名: Plant Cell 巻: 30 号: 1 ページ: 209-227
  • DOI: 10.1105/tpc.17.00778
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nucleolar stress and sugar response in plants (2018)
  • 著者名/発表者名: Maekawa, S. and Yanagisawa, S.
  • 雑誌名: Plant Signal Behav. 巻: - 号: 3 ページ: e1442975-e1442975
  • DOI: 10.1080/15592324.2018.1442975
  • 査読あり
• [雑誌論文] Discovery of Nitrate-CPK-NLP signalling in central nutrient-growth networks. (2017)
  • 著者名/発表者名: Liu, K., Niu, Y., Konishi, M., Wu, Y., Du, H., Sun Chung, H., Li, L., Boudsocq, M., McCormack, M., Maekawa, S., Ishida, T., Zhang, C., Shokat, K., *Yanagisawa, S., *Sheen, J.
  • 雑誌名: Nature 巻: 18;545 号: 7654 ページ: 311-316
  • DOI: 10.1038/nature22077
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Molecular basis of the nitrogen response in plants. (2017)
  • 著者名/発表者名: Ueda, Y., Konishi, M. and Yanagisawa, S.
  • 雑誌名: Soil Sci. Plant Nutr. 巻: 63 号: 4 ページ: 329-341
  • DOI: 10.1080/00380768.2017.1360128
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct transcriptional activation of BT genes by NLP transcription factors is a key component of the nitrate response in Arabidopsis (2017)
  • 著者名/発表者名: Sato, T., Maekawa, S., Konishi, M., Yoshioka, N., Sasaki, Y., Maeda, H., Ishida, T., Kato, Y., Yamaguchi, J. and Yanagisawa, S.
  • 雑誌名: Biochem. Biophys. Res. Commun. 巻: 483 号: 1 ページ: 380-386
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2016.12.135
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The pre-rRNA processing complex in Arabidopsis includes two WD40-domain-containing proteins encoded by glucose-inducible genes and plant-specific proteins (2016)
  • 著者名/発表者名: Tetsuya Ishida*, Shugo Maekawa*, Shuichi Yanagisawa
  • 雑誌名: Molecular Plant 巻: 9 号: 2 ページ: 312-315
  • DOI: 10.1016/j.molp.2015.11.003
  • 査読あり
• [雑誌論文] 15N-tracing studies on in vitro reactions of ferredoxin-dependent nitrite reductase and glutamate synthase using reconstituted electron donation systems (2015)
  • 著者名/発表者名: Yoneyama, T., Fujimori, T., Yanagisawa, S., Hase, T. and Suzuki, A.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. 巻: 56 号: 6 ページ: 1154-1161
  • DOI: 10.1093/pcp/pcv039
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Nitrite transport activity of a novel HPP family protein conserved in cyanobacteria and chloroplasts (2014)
  • 著者名/発表者名: Maeda, S., Konishi, M., Yanagisawa, S. and Omata, T.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiology 巻: 55 号: 7 ページ: 1311-1324
  • DOI: 10.1093/pcp/pcu075
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Emergence of a new step towards understanding the molecular mechanisms underlying nitrate-regulated gene expression (2014)
  • 著者名/発表者名: Konishi, M. and Yanagisawa, S.
  • 雑誌名: Journal of Experimental Botany 巻: 65 号: 19 ページ: 5589-5600
  • DOI: 10.1093/jxb/eru267
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Transcription factors involved in controlling the expression of nitrate reductase genes in higher plants (2014)
  • 著者名/発表者名: Yanagisawa, S.
  • 雑誌名: Plant Science 巻: 229 ページ: 167-171
  • DOI: 10.1016/j.plantsci.2014.09.006
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Characterization of metabolic states of Arabidopsis thaliana under diverse carbon and nitrogen nutrient conditions via targeted metabolomic analysis (2014)
  • 著者名/発表者名: Sato, S. and Yanagisawa, S.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiology 巻: 55 号: 2 ページ: 306-319
  • DOI: 10.1093/pcp/pct192
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 植物の硝酸シグナル応答機構 -NIN様タンパク質が硝酸シグナル応答を司る- (2014)
  • 著者名/発表者名: 小西美稲子、柳澤修一
  • 雑誌名: 化学と生物 巻: 52 ページ: 421-421
  • 査読あり
• [学会発表] Phenome analysis of natural genetic variations with Arabidopsis ecotypes and rice cultivars: Visualization of different nutrient uptake ability (2017)
  • 著者名/発表者名: Shuichi Yanagisawa
  • 学会等名: Global Engage’s 4t h Plant Genomics & Gene Editing Asia Congress
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] The regulation of nutrient starvation-induced leaf senescence by light signaling (2017)
  • 著者名/発表者名: Yasuhito Sakuraba
  • 学会等名: East Asian Symposium on Senescence and Chronobiology in Plants
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Ca2+シグナリングを介した硝酸シグナル伝達 のメカニズム (2017)
  • 著者名/発表者名: 小西美稲子
  • 学会等名: 第3回 植物の栄養研究会
  • 招待講演
• [学会発表] Nutrient uptake-based assessment of genetic variation of nitrogen and phosphorus response in rice (2017)
  • 著者名/発表者名: Yoshiaki Ueda, Shuichi Yanagisawa
  • 学会等名: International Plant Nutrition Colloquium - IPNC 2017
  • 国際学会
• [学会発表] P欠乏による硝酸イオン吸収抑制の分子機構 (2017)
  • 著者名/発表者名: 小西美稲子、前田佳栄、木羽隆敏、柳澤修一
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会２０１７年度仙台大会
• [学会発表] フィトクロムを介した赤色光シグナルによるリン酸獲得機構の制御 (2017)
  • 著者名/発表者名: 櫻庭康仁、馬渕敦士、射場厚、柳澤修一
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会２０１７年度仙台大会
• [学会発表] 栄養素の取り込みを指標としたイネの窒素・リン飢餓応答性の品種間差の解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 植田佳明、宮尾（徳富）光恵、栁澤修一
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会２０１７年度仙台大会
• [学会発表] シロイヌナズナの硝酸応答を担うNLP転写因子群の機能解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 沖津孝幸、小西美稲子、柳澤修一
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会２０１７年度仙台大会
• [学会発表] 根の形態形成への糖誘導性リボソーム生合成関連因子OLI2の関与 (2017)
  • 著者名/発表者名: 前川修吾、柳澤修一
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会２０１７年度仙台大会
• [学会発表] シロイヌナズナ高親和性硝酸イオン輸送体NRT2.1遺伝子のグルタミンによる発現抑制 (2017)
  • 著者名/発表者名: 郭鵬程、小西美稲子、柳澤修一
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会2017年度仙台大会
• [学会発表] Physiological roles of the nitrate-responsive gene encoded Dof2.1 transcription factor in Arabidopsis (2017)
  • 著者名/発表者名: Meng-na Zhuo, Yasuhito Sakuraba, Shuichi Yanagisawa
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会2017年度仙台大会
• [学会発表] 硝酸シグナルによるシロイヌナズナNAD+生合成制御の可能性の検討 (2017)
  • 著者名/発表者名: 斉藤守秋、小西美稲子、柳澤修一
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会2017年度仙台大会
• [学会発表] 硝酸シグナルによるNLP転写因子の翻訳後修飾 (2016)
  • 著者名/発表者名: 小西美稲子、前川修吾、石田哲也、柳澤修一
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会2016年度佐賀大会
  • 発表場所: 佐賀大学本庄キャンパス（佐賀、佐賀）
  • 年月日: 2016-09-20
• [学会発表] 硝酸シグナル応答における転写因子群NIGTファミリーの役割 (2016)
  • 著者名/発表者名: 前田佳栄、小西美稲子、木羽 隆敏、榊原 均、柳澤修一
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会2016年度佐賀大会
  • 発表場所: 佐賀大学本庄キャンパス（佐賀、佐賀）
  • 年月日: 2016-09-20
• [学会発表] 植物の硝酸応答を担うNLP転写因子群の機能解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 沖津孝幸、小西美稲子、柳澤修一
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会2016年度佐賀大会
  • 発表場所: 佐賀大学本庄キャンパス（佐賀、佐賀）
  • 年月日: 2016-09-20
• [学会発表] 硝酸シグナル伝達と植物成長 (2016)
  • 著者名/発表者名: 柳澤修一
  • 学会等名: 日本植物学会
  • 発表場所: 沖縄コンベンションセンター（沖縄、那覇）
  • 年月日: 2016-09-16
  • 招待講演
• [学会発表] Molecular mechanism underlying regulation of the expression of a nitrate transporter gene NRT2.1 in Arabidopsis (2016)
  • 著者名/発表者名: Yoshie Maeda, Mineko Konishi, Tomohiro Kurai, Naoya Sawaki, Minami Sugimoto, Shuichi Yanagisawa
  • 学会等名: 植物生理学会
  • 発表場所: 岩手大学上田キャンパス（岩手、盛岡）
  • 年月日: 2016-03-18
• [学会発表] Interacting proteins of nitrate-responsive transcription factors NLP6 and NLP7 (2016)
  • 著者名/発表者名: Mineko Konishi, Shuichi Yanagisawa
  • 学会等名: 植物生理学会
  • 発表場所: 岩手大学上田キャンパス（岩手、盛岡）
  • 年月日: 2016-03-18
• [学会発表] NLP transcription factors governing nitrate-responsive gene expression (2016)
  • 著者名/発表者名: Yanagisawa, S.
  • 学会等名: Plant and Animal Genome XXIV Conference (PAG)
  • 発表場所: San Diego, CA, USA
  • 年月日: 2016-01-09
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] NLP transcription factors governing nitrate-responsive gene expression (2016)
  • 著者名/発表者名: Yanagisawa, S.
  • 学会等名: The Plant and Animal Genome XXIV Conference
  • 発表場所: San Diego, CA, USA
  • 年月日: 2016-01-09
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 植物の硝酸シグナル応答：わかってきたことと未解明の問題． (2015)
  • 著者名/発表者名: 柳澤修一
  • 学会等名: 土壌肥料学会シンポジウム「植物栄養の多面的解析と応用に向けて」
  • 発表場所: 京都、京都市、京都大学
  • 年月日: 2015-09-09
  • 招待講演
• [学会発表] 窒素応答に関わる転写因子 (2015)
  • 著者名/発表者名: 柳澤修一
  • 学会等名: 植物栄養研究会
  • 発表場所: 東京、文京区、東京大学
  • 年月日: 2015-09-04
  • 招待講演
• [学会発表] 気孔機能化に関わるSCAP1遺伝子のプロモーター解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 森脇 宏介，祢冝 淳太郎，柳澤 修一, 射場 厚
  • 学会等名: 第56回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [学会発表] 植物の高温ストレス応答の初期で働く転写因子HsfA1の活性制御機構の解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 大濱直彦、溝井順哉、趙彗美、小泉慎也、草壁和也、高橋史憲、石田哲也、柳澤修一、篠崎一雄、篠崎和子
  • 学会等名: 第56回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [学会発表] 植物の窒素応答 (2015)
  • 著者名/発表者名: 柳澤修一
  • 学会等名: 第3回ブラキボディウムワークショップ
  • 発表場所: 川崎
  • 年月日: 2015-03-05
  • 招待講演
• [学会発表] 硝酸シグナル応答を制御するNIN/NLPファミリータンパク質の転写促進活性と進化的考察 (2014)
  • 著者名/発表者名: 小西美稲子，鈴木渉、柳澤修一
  • 学会等名: 日本植物学会第78回大会
  • 発表場所: 川崎
  • 年月日: 2014-09-12 – 2014-09-14
• [学会発表] 硝酸シグナル応答性転写因子による地上部と根の生長の制御 (2014)
  • 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 2014年度東京大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2014-09-09 – 2014-09-11
• [図書] apter 12: Structure and evolution of the plant Dof transcription factor family in Plant Transcription Factors. Evolutionary, Structural and Functional Aspects (Daniel H. Gonzalez, ed.) (2015)
  • 著者名/発表者名: Yanagisawa, S.
  • 総ページ数: 15
  • 出版者: Elsevier/Academic Press
• [備考] 植物の栄養による生長制御のためのネットワークにおける硝酸イオン-CPK-NLPシグナル伝達の発見
  • URL: http://www.a.u-tokyo.ac.jp/topics/2017/20170518-1.html
• [備考] 植物のリボソーム生合成因子APUM24の機能解明と糖によるリボソーム生合成の制御機構の発見
  • URL: http://www.a.u-tokyo.ac.jp/topics/2017/20171222-1.html