概日時計機構を利用した植物のストレス応答戦略

• 研究課題/領域番号: 26292191
• 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: 応用分子細胞生物学
• 研究機関: 千葉大学
• 研究代表者: 華岡 光正 千葉大学, 大学院園芸学研究科, 准教授 (30508122)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017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); 2017年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2016年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円); 2015年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円); 2014年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
• キーワード: 概日時計 / ストレス応答 / 遺伝子発現制御 / 葉緑体 / 光合成 / シグマ因子 / SIG5 / ストレス / 環境 / 遺伝子 / 発現制御 / 植物 / 転写制御

研究成果の概要

本研究では、光合成などの葉緑体機能を守るために植物が備えた、概日時計に依存した「待ちかまえ」ストレス応答の分子機構を明らかにすることを目的とした。明暗サイクル下の夜明け前後における遺伝子発現を詳細に調べた結果、概日時計に制御を受ける遺伝子群は複数のタイミングで誘導されることが示された。表現系解析の結果も含め、植物は概日時計を用いることで夜明け後の光ストレスを予防・緩和している可能性が示唆された。また、概日時計制御に関わる核と葉緑体間の双方向シグナル伝達や、光合成微生物における同様のシステムの存在についても検討を進め、一定の知見を得ることができた。

研究成果

• [国際共同研究] ブリストル大学(英国)
• [国際共同研究] ブリストル大学(英国)
• [国際共同研究] ブリストル大学(英国)
• [雑誌論文] CyanoBase: a large-scale update on its 20th anniversary. (2017)
  • 著者名/発表者名: Fujisawa, T., Narikawa, R., Maeda, S., Watanabe, S., Kanesaki, Y., Kobayashi, K., Nomata, J., Hanaoka, M., Watanabe, M., Ehira, S., Suzuki, E., Awai, K. and Nakamura, Y.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Research 巻: 45 号: D1 ページ: 551-554
  • DOI: 10.1093/nar/gkw1131
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Abscisic acid participates in the control of cell-cycle initiation through heme homeostasis in the unicellular red alga Cyanidioschyzon merolae. (2016)
  • 著者名/発表者名: Yuki Kobayashi, Hiroyuki Ando, Mitsumasa Hanaoka, and Kan Tanaka
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. 巻: in press 号: 5 ページ: 953-960
  • DOI: 10.1093/pcp/pcw054
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The nuclear-encoded sigma factor SIG4 directly activates transcription of chloroplast psbA and ycf17 genes in the unicellular red alga Cyanidioschyzon merolae (2015)
  • 著者名/発表者名: Gaku Fujii, Sousuke Imamura, Atsuko Era, Shin-ya Miyagishima, Mitsumasa Hanaoka, and Kan Tanaka
  • 雑誌名: FEMS Microbiol. Lett. 巻: 印刷中 号: 10
  • DOI: 10.1093/femsle/fnv063
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 共生によるレトログレードシグナリングの成立と進化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 華岡光正
  • 雑誌名: 生物科学 巻: 66 ページ: 208-212
  • 査読あり
• [雑誌論文] The circadian regulation of photosynthesis. (2014)
  • 著者名/発表者名: Dodd AN, Kusakina J, Hall A, Gould PD, Hanaoka M.
  • 雑誌名: Photosynth Res. 巻: 119 号: 1-2 ページ: 181-190
  • DOI: 10.1007/s11120-013-9811-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sense transgene-induced post-transcriptional gene silencing in tobacco compromises the splicing of endogenous counterpart genes. (2014)
  • 著者名/発表者名: Shin MR, Natsuume M, Matsumoto T, Hanaoka M, Imai M, Iijima K, Oka S, Adachi E, Kodama H.
  • 雑誌名: PLoS One. 巻: 9 号: 2 ページ: e87869-e87869
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0087869
  • 査読あり
• [雑誌論文] Overproduction of stromal ferredoxin:NADPH oxidoreductase in H2O2-accumulating Brassica napus leaf protoplasts (2014)
  • 著者名/発表者名: Rajesh Tewari, Mamoru Satoh, Sayaka Kado, Kohei Mishina, Misato Anma, Kazuhiko Enami, Mitsumasa Hanaoka and Masami Watanabe
  • 雑誌名: Plant Molecular Biology 巻: 86 号: 6 ページ: 627-639
  • DOI: 10.1007/s11103-014-0252-3
  • 査読あり
• [学会発表] Establishment and evolution of nucleus-chloroplast communication. (2018)
  • 著者名/発表者名: Mitsumasa Hanaoka
  • 学会等名: Microbiology Society Annual Conference 2018
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Effects of cutting and drying leaves of culinary herbs on contents of bioactive phytochemicals in Perilla frutescens. (2018)
  • 著者名/発表者名: Natsuko Kagawa, Masahumi Henzan, Hiroya Iguchi and Mitsumasa Hanaoka
  • 学会等名: 255th ACS National Meeting and Exposition
  • 国際学会
• [学会発表] ストレスに応答した青シソ二次代謝関連遺伝子の発現制御 (2018)
  • 著者名/発表者名: 平安山昌史、井口広也、加川夏子、華岡光正
  • 学会等名: 日本農芸化学会2018年度大会
• [学会発表] Nuclear gene regulation by retrograde redox signals. (2018)
  • 著者名/発表者名: Mitsumasa Hanaoka
  • 学会等名: International Symposium on Redox dynamics of transcription, translation and protein folding
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 単細胞紅藻C. merolaeにおける概日時計とオルガネラ機能の相互作用 (2017)
  • 著者名/発表者名: 片野貴章、雪竹健太郎、高橋広夫、恵良厚子、宮城島進也、今村壮輔、田中寛、華岡光正
  • 学会等名: 第16回微生物研究会
• [学会発表] 青シソの二次代謝関連遺伝子発現のストレス応答 (2017)
  • 著者名/発表者名: 井口広也、平安山昌史、加川夏子、華岡光正
  • 学会等名: 日本植物学会第81回大会
• [学会発表] 単細胞紅藻C. merolaeにおける核とオルガネラ間の概日時計情報伝達の解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 片野貴章、雪竹健太郎、高橋広夫、恵良厚子、宮城島進也、今村壮輔、田中寛、華岡光正
  • 学会等名: 日本植物学会第81回大会
• [学会発表] 概日時計に依存して発現するSIG5の葉緑体光ストレス応答における役割 (2017)
  • 著者名/発表者名: 林健太郎、癸生川奈央子、石井健雄、村山遙香、華岡光正
  • 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（鹿児島県鹿児島市）
• [学会発表] 単細胞紅藻シゾンの概日時計応答に関わる細胞内シグナル伝達の解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 片野貴章、雪竹健太郎、恵良厚子、宮城島進也、藤井岳、今村壮輔、田中寛、華岡光正
  • 学会等名: 第57回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 岩手大学（岩手県盛岡市）
  • 年月日: 2016-03-18
• [学会発表] 単細胞紅藻C. merolaeの概日時計によるオルガネラへの情報伝達の解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 片野貴章、雪竹健太郎、恵良厚子、宮城島進也、今村壮輔、田中寛、華岡光正
  • 学会等名: 第15回微生物研究会
  • 発表場所: 日本大学（神奈川県藤沢市）
• [学会発表] 葉緑体内の光環境変化に依存した核と葉緑体間の遺伝子発現協調 (2015)
  • 著者名/発表者名: 安間美里、猪狩温、林健太郎、横山栞、齊藤光紀、鈴木雄介、江波和彦、華岡光正
  • 学会等名: BMB2015（第38回日本分子生物学会年会・第88回日本生化学会大会合同大会）
  • 発表場所: 神戸国際展示場（兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2015-12-03
• [学会発表] Chloroplast-dependent regulation of nuclear gene expression in Arabidopsis thaliana. (2015)
  • 著者名/発表者名: Misato Anma, Atsushi Ikari, Kentaro Hayashi, Shiori Yokoyama, Mitsunori Saito, Yusuke Suzuki, Kazuhiko Enami, and Mitumasa Hanaoka
  • 学会等名: 2nd International Symposium "Matryoshka-type Evolution of Eukaryotic Cells"
  • 発表場所: 筑波大学会館（茨城県つくば市）
  • 年月日: 2015-10-01
  • 国際学会
• [学会発表] 転写因子RpaA・RpaBの協調によるシアノバクテリアの概日時計出力系の制御 (2015)
  • 著者名/発表者名: 徳山城永、小堀奈美、木村明日香、高井直樹、岩崎秀雄、近藤孝男、田中寛、華岡光正
  • 学会等名: 第6回光合成学会・シンポジウム
  • 発表場所: 岡山国際交流センター（岡山県岡山市）
  • 年月日: 2015-05-22
• [学会発表] CSK-dependent chloroplast light sensing in Arabidopsis thaliana (2015)
  • 著者名/発表者名: Mitsunori Saito, Misato Anma, Shiori Yokoyama, Yusuke Suzuki, Kazuhiko Enami and Mitsumasa Hanaoka
  • 学会等名: The 2nd International Symposium on Plant Environmental Sensing
  • 発表場所: 産業技術総合研究所（東京都江東区）
  • 年月日: 2015-03-13
• [学会発表] Light sensing in chloroplasts (2015)
  • 著者名/発表者名: Mitsumasa Hanaoka
  • 学会等名: Tokyo Tech-HHU Dusseldorf Joint Symposium on Photosynthesis as a New Chemical Resource
  • 発表場所: 東京工業大学（東京都港区）
  • 年月日: 2015-03-05
  • 招待講演
• [学会発表] Redox status regulates chloroplast transcription in the red algae Cyanidioschyzon merolae. (2015)
  • 著者名/発表者名: Gaku Fujii, Sousuke Imamura, Keisuke Tarohara, Keisuke Yoshida, Toru Hisabori, Mitsumasa Hanaoka and Kan Tanaka
  • 学会等名: Tokyo Tech-HHU Dusseldorf Joint Symposium on Photosynthesis as a New Chemical Resource
  • 発表場所: 東京工業大学（東京都港区）
  • 年月日: 2015-03-04
• [学会発表] Plastid sigma factors and nucleus-chloroplast communication (2015)
  • 著者名/発表者名: Mitsumasa Hanaoka
  • 学会等名: Gordon Research Conference “Chloroplast Biotechnology: Reengineering Photosynthetic Organelles”
  • 発表場所: Ventura Beach Mariott, Ventura, CA, USA
  • 年月日: 2015-01-19
  • 招待講演