酸素酸化によるルビスコの失活を防ぐメカニズムの解明

• 研究課題/領域番号: 26450081
• 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: 植物栄養学・土壌学
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 島田 裕士 広島大学, 理学研究科, 准教授 (80301175)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2016年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 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: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: 光合成 / ルビスコ / 炭酸固定 / BSD2 / CYO2 / 酸化還元 / Rubisco

研究成果の概要

シロイヌナズナBSD2はジスルフィド結合を還元開裂するProtein disulfide reductase活性を有しており，葉緑体内ストロマに局在していた。BSD2は，光合成において二酸化炭素を固定化する酵素ルビスコタンパク質と相互作用し，酸化失活したルビスコを還元活性化することが示された。BSD2を高発現させたシロイヌナズナでは，光合成における二酸化炭素固定化速度が上昇し，35日齢のBSD2高発現シロイヌナズナの地上部乾燥重量がコントロールに対して約40％上昇した。これらの結果より，BSD2高発現によって植物バイオマス上昇が可能であることを示した。

研究成果

• [国際共同研究] Australian National University(オーストラリア)
• [国際共同研究] Australian National University(オーストラリア)
• [雑誌論文] Rice CYO1, an ortholog of Arabidopsis thaliana cotyledon chloroplast biogenesis factor AtCYO1, is expressed in leaves and involved in photosynthetic performance (2016)
  • 著者名/発表者名: Tominaga J, Mizutani H, Horikawa D, Nakahara Y, Takami T, Sakamoto W, Sakamoto A. Shimada H
  • 雑誌名: Journal of Plant Physiology 巻: 207 ページ: 78-83
  • DOI: 10.1016/j.jplph.2016.10.005
  • 査読あり
• [雑誌論文] Allantoin, a stress-related purine metabolite, can activate jasmonate signaling in a MYC2-regulated and abscisic acid-dependent manner (2016)
  • 著者名/発表者名: Takagi, H., Ishiga Y., Watanabe W., Konishi T., Egusa M., Akiyoshi N., Matsuura T., Mori I. C., Hirayama T., Kaminaka H., Shimada H. and Sakamoto A
  • 雑誌名: J. Ext. Bot. 巻: 67 号: 8 ページ: 2519-2532
  • DOI: 10.1093/jxb/erw071
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] (6E) and (6Z)-9’-Aporhodoxanthinone, novel carotenoids produced in zeaxanthin-synthesizing-Escherichia coli by redox stress (2016)
  • 著者名/発表者名: Takemura M, Maoka T, Osawa A, Higashinaka H, Shimada H, Shindo K. Misawa, N.
  • 雑誌名: Tetrahedron Letter 巻: 56 号: 44 ページ: 6063-6065
  • DOI: 10.1016/j.tetlet.2015.09.058
  • 査読あり
• [雑誌論文] In vitro and in vivo evidence for oxalate oxidase activity of a germin-like protein from azalea (2015)
  • 著者名/発表者名: Atsushi SAKAMOTO, Takashi NISHIMURA, Yoh-ichi MIYAKI, Shunsuke WATANABE, Hiroshi TAKAGI, Shunsuke IZUMI, Hiroshi SHIMADA
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 巻: 458 号: 3 ページ: 536-542
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2015.02.002
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] イネ葉緑体タンパク質ジスルフィド酸化還元酵素は明暗下で機能する (2017)
  • 著者名/発表者名: 冨永淳，水谷春香，堀川大輔，中原恭俊，高見常明，坂本亘，坂本敦，島田裕士
  • 学会等名: 第５８回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 鹿児島大学郡元キャンパス
  • 年月日: 2017-03-16
• [学会発表] 蛍光レポーターを用いたタンパク質のトポロジーや細胞内局在の解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 吉田昇平，高畑周平，岩瀬駿志，島田裕士，石川孝博，清水英寿，地阪光生，横田一成，中川強，西村浩二
  • 学会等名: 第５８回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 鹿児島大学郡元キャンパス
  • 年月日: 2017-03-16
• [学会発表] アラントインによるシロイヌナズナの熱応答遺伝子発現と熱ショック耐性の向上 (2017)
  • 著者名/発表者名: 田中翔真，韓邑平，渡邊俊介，高木紘，島田裕士，坂本敦
  • 学会等名: 第５８回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 鹿児島大学郡元キャンパス
  • 年月日: 2017-03-16
• [学会発表] Protein disul de isomerase の高発現により惹起される葉の Stay green 表現型 (2017)
  • 著者名/発表者名: 堀川大輔，冨永淳，中原恭俊，近藤真紀，亀井保博，田中歩，坂本敦，島田裕士
  • 学会等名: 第５８回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 鹿児島大学郡元キャンパス
  • 年月日: 2017-03-16
• [学会発表] シロイヌナズナ XDH1 は幅広い病原性微生物に対する抵抗性に関与する (2017)
  • 著者名/発表者名: 高木紘，石賀康博，江草真由美，島田裕士，上中弘典，坂本敦
  • 学会等名: 第５８回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 鹿児島大学郡元キャンパス
  • 年月日: 2017-03-16
• [学会発表] 窒素再利用代謝としてのプリン分解の役割検証 (2016)
  • 著者名/発表者名: 高木 紘，渡邊俊介，田中翔馬，島田裕士，坂本 敦
  • 学会等名: 第57回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 盛岡，岩手大学
  • 年月日: 2016-03-18
• [学会発表] 小胞体におけるストレス誘導的なアブシジン酸生成に関する細胞生物学的解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 韓 邑平，渡邊俊介，木下大地，高木 紘，島田裕士，坂本 敦
  • 学会等名: 第57回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 盛岡，岩手大学
  • 年月日: 2016-03-18
• [学会発表] シロイヌナズナの熱ショック耐性に与えるアラントイン蓄積の影響 (2016)
  • 著者名/発表者名: 田中翔馬，渡邊俊介，高木 紘，韓邑平，島田裕士，坂本 敦
  • 学会等名: 第57回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 盛岡，岩手大学
  • 年月日: 2016-03-18
• [学会発表] The purine metabolite allantoin can activate the MYC2-modulated JA-signaling pathway in an ABA-dependent manner (2015)
  • 著者名/発表者名: Takagi H, Ishiga Y, Egusa M, Watanabe S, Konishi T, Akiyoshi K, Matsuura T, Mori, I. C, Hirayama T, Shimada H, Kaminaka H, Sakamoto A,
  • 学会等名: Plant Biology 2015
  • 発表場所: Mineapolis, USA
  • 年月日: 2015-07-26
  • 国際学会
• [学会発表] CYO1高発現によるStay green化とA-Ciカーブ上昇の解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 堀川大輔，中原恭俊，白上典彦，高木紘，高見常明，坂本亘，坂本敦，島田裕士
  • 学会等名: 第7回日本光合成学会年会およびシンポジウム
  • 発表場所: 岡山国際交流センター
  • 年月日: 2015-05-22
• [学会発表] CYO2によるルビスコの活性化解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 白上典彦，高橋俊一，室屋誠人，北岡拓也，西村浩二，木下俊則，伊東千賀子，村中厚子，渡邊俊介，坂本敦，島田裕士
  • 学会等名: 第56回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 東京農業大学
  • 年月日: 2015-03-16 – 2015-03-18