色素体―核コミュニケーションを介した植物機能統御の新機構

• 研究課題/領域番号: 25291065
• 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: 植物分子・生理科学
• 研究機関: 京都府立大学
• 研究代表者: 椎名 隆 京都府立大学, 生命環境科学研究科(系), 教授 (10206039)
• 研究分担者: 古市 卓也 名古屋経済大学, 人間科学系, 准教授 (80436998) ; 中平 洋一 茨城大学, 農学部, 准教授 (40423868)
• 連携研究者: 佐野 智 京都府立大学, 大学院生命環境科学研究科, 講師 (10311911)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円); 2016年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円); 2015年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円); 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: 7,150千円 (直接経費: 5,500千円、間接経費: 1,650千円)
• キーワード: 葉緑体 / カルシウム / レトログレードシグナル / CAS / 光合成 / 色素体 / ミトコンドリア / 核 / 気孔 / リン酸化 / Ca2+ / シグマ因子 / 免疫応答 / 転写 / 逆行性シグナル / 植物病理学 / 抵抗性遺伝子

研究成果の概要

植物細胞の色素体（葉緑体）と核の間には、双方向性のシグナルネットワークが存在する。この色素体―核コミュニケーションは、色素体分化の制御や、生物的および非生物的ストレス応答で重要な役割を果たしていると考えられる。本研究では、その実態解明を目指し、光合成電子伝達活性による植物免疫応答の制御、Ca2+結合タンパク質CASによる葉緑体コード遺伝子の発現制御、また色素体Ca2+応答の発生機構などの研究を進めた。また、機械刺激による防御遺伝子発現制御や葉緑体およびミトコンドリア小分子量GTPaseの進化、葉緑体のpsbD光応答プロモータの進化に関する研究にも取り組んだ。

研究成果

• [雑誌論文] Ferritin 2 domain-containing protein found in lacquer tree (Toxicodendron vernicifluum) sap has negative effects on laccase and peroxidase reactions. (2017)
  • 著者名/発表者名: Kitajima, S., Imamura, T., Iibushi, J., Ikenaga, M., Tachibana, Y., Andoh, N., Oyabu, H., Hirooka, K., Shiina, T., Ishizaki, Y
  • 雑誌名: Biosci Biotechnol Biochem. 巻: 81 号: 6 ページ: 1165-1175
  • DOI: 10.1080/09168451.2017.1289814
  • 査読あり
• [雑誌論文] Plant Endosymbiotic Organellar Calcium Signaling under Biotic and Abiotic Stresses (2016)
  • 著者名/発表者名: Nomura H., Shiina, T.
  • 雑誌名: Journal of Plant Physiol. Pathol. 巻: 4 号: 01 ページ: 1-5
  • DOI: 10.4172/2329-955x.1000145
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Characterization of thylakoid membrane in a heterocystous cyanobacterium and green alga with dual-detector fluorescence lifetime imaging microscopy with a systematic change of incident laser power (2015)
  • 著者名/発表者名: Nozue S, Mukuno A, Tsuda Y, Shiina T, Terazima M, Kumazaki S
  • 雑誌名: Biochim Biophys Acta 巻: 1857 号: 1 ページ: 46-59
  • DOI: 10.1016/j.bbabio.2015.10.003
  • NAID: 120006454700
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Calcium signaling in plant endosymbiotic organelles: mechanism and role in physiology. (2014)
  • 著者名/発表者名: Nomura, H. and Shiina, T.
  • 雑誌名: Mol. Plant 巻: ７ 号: 7 ページ: 1094-1104
  • DOI: 10.1093/mp/ssu020
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A scalable open-source pipeline for large-scale root phenotyping. (2014)
  • 著者名/発表者名: Radka Slovak, Christian Göschl, Xiaoxue Su, Koji Shimotani, Takashi Shiina and Wolfgang Busch
  • 雑誌名: Plant Cell 巻: 26 ページ: 2390-2403
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Light-dependent expression of flg-22-induced defense genes in Arabidopsis (2014)
  • 著者名/発表者名: Sano S, Aoyama M, Nakai K, Shimotani K, Yamasaki K, Sato MH, Tojo D, Suwastika IN, Nomura H, Shiina T
  • 雑誌名: Frontiers in Plant Science 巻: 5 ページ: 531-531
  • DOI: 10.3389/fpls.2014.00531
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Evidence for lateral gene transfer (LGT) in the evolution of eubacteria-derived small GTPases in plant organelles. (2014)
  • 著者名/発表者名: Suwastika IN, Denawa M, Yomogihara S, Im CH, Bang WY, Ohniwa RL, Bahk JD, Takeyasu K, Shiina T.
  • 雑誌名: Front Plant Sci. 巻: 5 ページ: 678-678
  • DOI: 10.3389/fpls.2014.00678
  • NAID: 120007136464
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Recent advances in the study of chloroplast gene expression and its evolution. (2014)
  • 著者名/発表者名: Yagi, Y and Shiina, T.
  • 雑誌名: Front. in Plant Sci. 巻: 5 ページ: 61-61
  • 査読あり
• [雑誌論文] A scalable open-source pipeline for large-scale root phenotyping (2014)
  • 著者名/発表者名: Radka Slovak, Christian Göschl, Xiaoxue Su, Koji Shimotani, Takashi Shiina and Wolfgang Busch
  • 雑誌名: Plant Cell 巻: 未定
  • 査読あり
• [雑誌論文] Chloroplast envelope localization of EDS5, an essential factor for salicylic acid biosynthesis in Arabidopsis thaliana. (2013)
  • 著者名/発表者名: Yamasaki K, Motomura Y, Yagi Y, Nomura H, Kikuchi S, Nakai M, Shiina T.
  • 雑誌名: Plant Signal Behav. 巻: 8 号: 4 ページ: e23603-e23603
  • DOI: 10.4161/psb.23603
  • 査読あり
• [雑誌論文] Overproduction of hyperthermostable β-1,4-endoglucanase from the archaeon Pyrococcus horikoshii by tobacco chloroplast engineering. (2013)
  • 著者名/発表者名: Nakahira Y, Ishikawa K, Tanaka K, Tozawa Y, Shiina T.
  • 雑誌名: Biosci Biotechnol Biochem. 巻: 77 ページ: 2140-2143
  • NAID: 130003381889
  • 査読あり
• [学会発表] フラジェリンペプチドが誘導する細胞質ゾ ル Ca2+ シグナル制御における葉緑体 Ca2+ 結合タンパク質CASの役割 (2017)
  • 著者名/発表者名: 小谷美穂、渡辺拓也、山岡征矢、下谷紘司、山崎加奈子、佐野智、椎名隆
  • 学会等名: 第58回日本植物生理学会
  • 発表場所: 鹿児島大学（鹿児島県鹿児島市）
  • 年月日: 2017-03-16
• [学会発表] 葉緑体カルシウム結合タンパク質 CAS のリン酸化修飾の解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 上村優奈、下谷紘司、山崎加奈子、椎名隆
  • 学会等名: 第58回日本植物生理学会
  • 発表場所: 鹿児島大学（鹿児島県鹿児島市）
  • 年月日: 2017-03-16
• [学会発表] マイハギ小葉の自発的旋回運動とトランスクリプトーム解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 高尾実波、石崎陽子、北島佐紀人、椎名隆
  • 学会等名: 第58回日本植物生理学会
  • 発表場所: 鹿児島大学（鹿児島県鹿児島市）
  • 年月日: 2017-03-16
• [学会発表] 葉緑体とミトコンドリアによる成長と防御遺伝子発現のトレードオフ制御 (2017)
  • 著者名/発表者名: 村田鷹規、岩城宇律、下谷紘司、小谷美穂、山崎加奈子、石崎陽子、佐野智、椎名隆
  • 学会等名: 第58回日本植物生理学会
  • 発表場所: 鹿児島大学（鹿児島県鹿児島市）
  • 年月日: 2017-03-16
• [学会発表] シロイヌナズナの機械刺激応答におけるカルシウムシグルの解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 渡辺拓也、山岡征矢、小谷美穂、石崎陽子、椎名隆
  • 学会等名: 日本植物学会第80回大会
  • 発表場所: 沖縄コンベンションセンター（沖縄県宜野湾市）
  • 年月日: 2016-09-16
• [学会発表] シロイヌナズナにおける接触刺激応答とオルガネラレトログレードシグナル (2016)
  • 著者名/発表者名: 山岡征矢、岩城宇律、村田鷹規、小谷美穂、渡辺拓也、山﨑加奈子、田中志整、下谷紘司、石崎陽子、椎名隆
  • 学会等名: 日本植物学会第80回大会
  • 発表場所: 沖縄コンベンションセンター（沖縄県宜野湾市）
  • 年月日: 2016-09-16
• [学会発表] 細胞内カルシウムシグナリングにおけるオルガネラの役割 (2016)
  • 著者名/発表者名: 小谷美穂、岩城宇律、村田鷹規、渡辺拓也、山崎加奈子、椎名隆
  • 学会等名: 日本植物学会第80回大会
  • 発表場所: 沖縄コンベンションセンター（沖縄県宜野湾市）
  • 年月日: 2016-09-16
• [学会発表] シロイヌナズナにおける機械刺激に応答した遺伝子発現応答の解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山岡征矢、田中志整、下谷紘司、石崎陽子、椎名隆
  • 学会等名: 日本植物学会
  • 発表場所: 新潟
  • 年月日: 2016-09-06
• [学会発表] Effects of photosynthesis inhibitor DBMIB on gene expression patterns in Arabidopsis. (2016)
  • 著者名/発表者名: 岩城宇律、山﨑加奈子、石崎陽子、下谷紘司、椎名隆
  • 学会等名: 日本植物生理学会
  • 発表場所: 盛岡
  • 年月日: 2016-03-18
• [学会発表] Characterization of mitochondrial putative Ca2+ regulators in Arabidopsis thaliana. (2016)
  • 著者名/発表者名: 泉田颯太、艾原佐紀、濱谷昭寿、山本洋子、椎名隆
  • 学会等名: 日本植物生理学会
  • 発表場所: 盛岡
  • 年月日: 2016-03-18
• [学会発表] The possible involvement of cyclic electron flow (cef) in the regulation of defense gene expression in Arabidopsis. (2016)
  • 著者名/発表者名: 田中志整、下谷紘司、山岡征矢、石崎陽子、椎名隆
  • 学会等名: 日本植物生理学会
  • 発表場所: 盛岡
  • 年月日: 2016-03-18
• [学会発表] Stress-induced Ca2+ signals in leaf chloroplasts and root plastids. (2016)
  • 著者名/発表者名: 小谷美穂、岩城宇律、椎名隆
  • 学会等名: 日本植物生理学会
  • 発表場所: 盛岡
  • 年月日: 2016-03-18
• [学会発表] シロイヌナズナにおける機械刺激と防御応答遺伝子発現の関係 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山岡征矢、下谷紘司、田中志整、椎名隆
  • 学会等名: 日本植物生理学会
  • 発表場所: 盛岡
  • 年月日: 2016-03-18
• [学会発表] Evaluationon genetic variation and pathogen resistance among Sulawesi cacao (Theobroma cacao L.) (2016)
  • 著者名/発表者名: I Nengah Suwastika, Nurul Aisyah , Rifka, Rahmansyah, Muslimin, Yoko Ishizaki, André Freire Cruz, Zainuddin Basri, Takashi Shiina
  • 学会等名: 日本植物生理学会
  • 発表場所: 盛岡
  • 年月日: 2016-03-18
• [学会発表] ストレスに対する色素体及び細胞質Ca2+応答 (2015)
  • 著者名/発表者名: 小谷美穂、椎名隆
  • 学会等名: 日本分子生物学会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2015-12-01
• [学会発表] Calcium regulation in plant gazelles and its role in cellular signaling. (2015)
  • 著者名/発表者名: Shiina, T., Shimotani, K., Kotani, M., Yamaoka, S., Yomogihara, S. Yamasaki, K. and Ishizaki, Y.
  • 学会等名: FEBS Workshop on Plant Organellar Signaling Primosten 2015
  • 発表場所: Primosten, Croatia
  • 年月日: 2015-09-16
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] ストレスに対する色素体及び細胞質Ca2+応答 (2015)
  • 著者名/発表者名: 小谷美穂、椎名隆
  • 学会等名: 日本植物学会
  • 発表場所: 新潟
  • 年月日: 2015-09-06
• [学会発表] Chloroplasts and mitochondria-mediated Ca2+ signaling in plants (2015)
  • 著者名/発表者名: Shiina, T.
  • 学会等名: 第５６回日本植物生理学会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2015-03-16 – 2015-03-18
  • 招待講演
• [学会発表] シロイヌナズナにおける2‐アルケナールレダクターゼアイソフォームの細胞内局在性と器官別発現 (2015)
  • 著者名/発表者名: 齋藤真吾，下谷絋司，椎名隆，高野和文，佐野智
  • 学会等名: 第５６回日本植物生理学会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [学会発表] ミトコンドリア機械受容チャネルMSL1 の機能解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 艾原佐紀，原田尚実，市川美恵，山本洋子，椎名隆
  • 学会等名: 第５６回日本植物生理学会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [学会発表] 根の色素体で見られるストレス誘導Ca2+シグナル (2015)
  • 著者名/発表者名: 小谷美穂，椎名隆
  • 学会等名: 第５６回日本植物生理学会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [学会発表] 蛍光寿命顕微鏡による糸状シアノバクテリアと緑藻のチラコイド膜の評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 野末秀穂，椋野翠，津田裕美，椎名隆，寺嶋正秀，熊崎茂一
  • 学会等名: 第５６回日本植物生理学会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [学会発表] 植物のPAMP 誘導免疫反応における細胞質Ca2+濃度上昇と防御応答遺伝子発現の関係 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山岡征矢，下谷絋司，田中志整，椎名隆
  • 学会等名: 第５６回日本植物生理学会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [学会発表] Crosstalk between photosynthesis and plant immunity is mediated by CAS. (2015)
  • 著者名/発表者名: Revealing Different Properties Of Chloroplasts In Different Tissues By 3-D Fluorescence Lifetime Imaging Microscopy
  • 学会等名: 第５６回日本植物生理学会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [学会発表] Identification of mitochondrial calcium transporter MCU and its regulator MICU1 in Arabidopsis thaliana. (2015)
  • 著者名/発表者名: Akihisa Hamatani, Chihiro Asakura, Yosuke Mizukami, Saki Yomogihara, Takashi Shiina, Yoko Yamamoto
  • 学会等名: 第５６回日本植物生理学会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [学会発表] Revealing Different Properties Of Chloroplasts In Different Tissues By 3-D Fluorescence Lifetime Imaging Microscopy (2015)
  • 著者名/発表者名: Shinji Fukuda, Takashi Shiina, Kanako Yamasaki, Masahide Terazima, Shigeichi Kumazaki
  • 学会等名: 第５６回日本植物生理学会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [学会発表] 葉緑体の光合成電子伝達による防御遺伝子発現の光依存的活性化 (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐野智、青山真夕、下谷紘司、中井香奈、山崎加奈子、佐藤雅彦，椎名隆
  • 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] シロイヌナズナにおけるミトコンドリアCa2+輸送に関わる因子の探索 (2014)
  • 著者名/発表者名: 𦫿原佐紀，浅倉千洋，水上陽介、市川恵美、椎名隆
  • 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] 身近な植物の種判別実習 ―葉緑体ゲノム塩基配列からー (2014)
  • 著者名/発表者名: 石崎陽子，椎名隆
  • 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] Identification and Characterization of Arabidopsis MSL1 and MICU1 as Putative Calcium Regulators in Mitochondria (2014)
  • 著者名/発表者名: Saki Yomogihara, Chihiro Asakura, Yosuke Mizukami, Mie Ichikawa, Takashi Shiina
  • 学会等名: 第25回国際シロイヌナズナ研究会議
  • 発表場所: バンクーバー, カナダ
  • 年月日: 2014-07-28 – 2014-08-01
• [学会発表] PAMPが誘導する病害抵抗瀬遺伝子発現と光合成電子伝達 (2014)
  • 著者名/発表者名: 青山真夕、中井香奈、下谷紘司、佐野智、椎名隆
  • 学会等名: 第55回日本植物生理学会
  • 発表場所: 富山
• [学会発表] 葉緑体Ca2+センサーCASを介した防御応答遺伝子発現の制御 (2014)
  • 著者名/発表者名: 下谷 紘司、青山 真夕、中井 香奈、佐野 智、椎名 隆
  • 学会等名: 第55回日本植物生理学会
  • 発表場所: 富山
• [学会発表] ミトコンドリア局在機械受容チャネルMSL1の機能解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 艾原佐紀，原田尚実，市川美恵，古市卓也、椎名隆
  • 学会等名: 第55回日本植物生理学会
  • 発表場所: 富山
• [学会発表] Chloroplast Ca2+ and plant immunity (2013)
  • 著者名/発表者名: Shiina T.
  • 学会等名: rd International Symposium on Chloroplast Genomics and Genetic.
  • 発表場所: ニューブルンスイック 米国
  • 招待講演
• [学会発表] Role of chloroplasts in plant defense responses (2013)
  • 著者名/発表者名: Shiina, T
  • 学会等名: International Closing Meeting of the Research Unit 804 ‚Retrograde Signaling in Plants’
  • 発表場所: ミュンヘン ドイツ
  • 招待講演
• [学会発表] A role for chloroplast Ca2+ sensor protein CAS in regulation of intracellular Ca2+ signaling and plant defense responses (2013)
  • 著者名/発表者名: Shiina, T.
  • 学会等名: Indo-Japan Joint Workshop on "Signal sensing and transduction in photosynthetic organisms-from cyanobacteria to land plants"
  • 発表場所: ハイデラバード インド
  • 招待講演
• [学会発表] Functional Characterization of Mitochondrial Mechanosensitive Channel MSL1 in Arabidopsis thaliana. (2013)
  • 著者名/発表者名: Yomogihara, S., Harada, N., Asakura, C., Yamaguchi, S., Ichikawa, M., Furuichi, T., Shiina, T.
  • 学会等名: 第24回国際シロイヌナズナ研究会議
  • 発表場所: シドニー オーストラリア
• [学会発表] Control of defense gene expression via chloroplast Ca2+ sensor protein CAS in Arabidopsis. (2013)
  • 著者名/発表者名: Shimotani1, K., Nakai1, K., Nomura, H., Yoshioka, H., Shiina, T.
  • 学会等名: 第24回国際シロイヌナズナ研究会議
  • 発表場所: シドニー オーストラリア
• [学会発表] ミトコンドリア機械受容チャネルMSL1の機能解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 艾原佐紀，原田尚実，市川美恵，椎名隆
  • 学会等名: 日本植物学会第77回大会
  • 発表場所: 札幌
• [学会発表] 葉緑体Ca2+センサーCASによる植物の免疫応答制御の解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 下谷紘司，中井香奈,山崎加奈子,佐野智、椎名隆
  • 学会等名: 日本植物学会第77回大会
  • 発表場所: 札幌
• [学会発表] 葉緑体accD遺伝子プロモータの進化 (2013)
  • 著者名/発表者名: 石崎陽子，木寅翔太，新村周一，椎名隆
  • 学会等名: 日本植物学会第77回大会
  • 発表場所: 札幌
• [学会発表] 葉緑体ストロミュールのABAによる誘導機構 (2013)
  • 著者名/発表者名: 椎名隆、金麗花
  • 学会等名: 日本植物学会第77回大会
  • 発表場所: 札幌
• [図書] “遺伝子組換え農業の可能性と課題“ 農業は、面白い! 栗田治編 (2015)
  • 著者名/発表者名: 椎名隆、石崎陽子
  • 総ページ数: 114
  • 出版者: ミネルバ書房
• [図書] 光合成遺伝子の光応答制御メカニズム 「光合成研究と産業応用最前線」 (2014)
  • 著者名/発表者名: 椎名隆，八木祐介
  • 総ページ数: 13
  • 出版者: NTS