植物の低温ストレス応答における翻訳制御機構の解明

• 研究課題/領域番号: 25850247
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 応用分子細胞生物学
• 研究機関: 国立研究開発法人理化学研究所
• 研究代表者: 中南 健太郎 国立研究開発法人理化学研究所, 環境資源科学研究センター, 研究員 (40513403)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2015年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 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)
• キーワード: シロイヌナズナ / 低温馴化・脱馴化 / RNA制御 / 翻訳制御

研究成果の概要

越冬性の植物は，秋の温度低下とともに「低温馴化」と呼ばれる過程を経て耐凍性を獲得して越冬の準備をし，越冬後は気温の上昇を感知して「脱馴化」と呼ばれる過程を経て耐凍性を解除し生長を再開させる．本研究では，低温馴化と脱馴化の分子メカニズムを解明するため，モデル植物であり越冬性のシロイヌナズナを使用して遺伝子とタンパク質それぞれの網羅的な発現解析を行った．その結果，越冬の準備期間である低温馴化時に遺伝子を発現し，気温の上昇を感知するまで保存して，越冬後にタンパク質発現を行うという特別な転写後制御が機能しており，植物が低温ストレス時に通常とは異なる発現メカニズムにより応答していることを明らかにした．

研究成果

• [雑誌論文] Loss of Arabidopsis 5’-3’ exoribonuclease AtXRN4 function enhances heat stress tolerance of plants subjected to severe heat stress (2015)
  • 著者名/発表者名: Anh Hai Nguyen, A. H., Matsui, A., Tanaka, M., Mizunashi, K., Nakaminami, K., Hayashi, M., Iida, K., Toyoda, T., Nguyen, D. V. and Seki, M.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. 巻: 56 号: 9 ページ: 1762-1772
  • DOI: 10.1093/pcp/pcv096
  • 査読あり
• [雑誌論文] Analysis of differential expression patterns of mRNA and protein during cold- and de-acclimation in Arabidopsis. (2014)
  • 著者名/発表者名: Nakaminami K, Matsui A, Nakagami H, Minami A, Nomura Y, Tanaka M, Morosawa T, Ishida J, Takahashi S, Uemura M, Shirasu K, Seki M.
  • 雑誌名: Molecular and Cellular Proteomics 巻: 13 号: 12 ページ: 3602-3611
  • DOI: 10.1074/mcp.m114.039081
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Arabidopsis non-coding RNA regulation in abiotic stress responses (Review) (2013)
  • 著者名/発表者名: Matsui, A. , Nguyen, A.H. , Nakaminami, K. , Seki, M.
  • 雑誌名: International Journal of Molecular Sciences 巻: 14 号: 11 ページ: 22642-22654
  • DOI: 10.3390/ijms141122642
  • 査読あり
• [学会発表] Characterization of functional small peptides related to salinity stress tolerance (2016)
  • 著者名/発表者名: Kentaro Nakaminami, Chihiro Ohashi, Maho Tanaka, Kousuke Hanada and Motoaki Seki
  • 学会等名: 第57回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 岩手県，岩手大学
  • 年月日: 2016-03-18
• [学会発表] Characterizing the Role of Heat Stress-Inducible Small Open Reading Frames (sORFs) (2015)
  • 著者名/発表者名: BASHIR Khurram, NAKAMINAMI Kentaro, HIGUCHI Mieko, YOSHIZUMI Takeshi, OKAMOTO Masanori, TANAKA Maho, MATSUI Minami, SHINOZAKI Kazuo, HANADA Kousuke, SEKI Motoaki
  • 学会等名: 26th International Conference on Arabidopsis Research
  • 発表場所: Paris, France
  • 年月日: 2015-07-05
  • 国際学会
• [学会発表] 環境ストレス応答に機能するペプチドホルモンの発見を目指して (2014)
  • 著者名/発表者名: 中南 健太郎
  • 学会等名: 植物グローバル教育プロジェクト 平成26年度シンポジウム
  • 発表場所: 奈良、日本
  • 年月日: 2014-11-18
  • 招待講演
• [学会発表] RNA masking system during cold deacclimation of Arabidopsis plants (2014)
  • 著者名/発表者名: Kentaro Nakaminami, Akihiro Matsui, Hirofumi Nakagami, Anzu Minami, Yuko Nomura, Maho Tanaka, Taeko Morosawa, Junko Ishida, Satoshi Takahashi, Matsuo Uemura, Ken Shirasu, and Motoaki Seki
  • 学会等名: Plant Biology 2014, American Society of Plant Biologists
  • 発表場所: Portland, Oregon, USA
  • 年月日: 2014-07-12 – 2014-07-16
• [学会発表] Characterization of functional small peptides in plant abiotic stress responses (2014)
  • 著者名/発表者名: Kentaro Nakaminami, Mieko Higuchi, Takeshi Yoshizumi, Masanori Okamoto, Khurram Bashir, Minami Shimizu, Chihiro Ohashi, Maho Tanaka, Minami Matsui, Kazuo Shinozaki, Motoaki Seki and Kousuke Hanada
  • 学会等名: 日本植物生理学会
  • 発表場所: 富山県，富山大学