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葉緑体レトログレードシグナルによる細胞壁制御

公募研究

研究領域植物細胞壁の情報処理システム
研究課題/領域番号 15H01236
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 生物系
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, 教授 (10206039)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
9,100千円 (直接経費: 7,000千円、間接経費: 2,100千円)
2016年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2015年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
キーワード葉緑体 / ミトコンドリア / レトログレードシグナル / カルシウム / 細胞壁 / Ca2+
研究実績の概要

成長が盛んな細胞では、葉緑体遺伝子と細胞壁遺伝子はともに活性化され、免疫応答などのストレス応答に伴って同時に抑制される。この事実は、両者を同調するメカニズムの存在を示唆するが、その実体は不明である。一方,色素体はレトログレードシグナル(RS)を発信し、葉緑体機能と細胞全体の遺伝子発現プログラムを同調させている。本研究は,これまで知られていない葉緑体と細胞壁の同調メカニズムの解明を目指し、ミトコンドリアを含めたオルガネラ間ネットワークによる細胞壁制御に注目し、研究を実施した。
その結果、光合成によるエクスパンシン遺伝子の発現制御について、光合成阻害剤のDCMUやDBMIBによって、エクスパンシン遺伝子が発現抑制を受けることを明らかにした。これらの研究から、ストレス下での成長抑制に、葉緑体レトログレードシグナル(RS)が関わっている可能性が示された。
また、DBMIB処理によって、キシログルカン転移酵素酵素などの細胞壁調節酵素の発現が誘導される現象を見出し、ストレスによるミトコンドリア機能傷害によってミトコンドリアRSが生じ、細胞壁調節酵素などの遺伝子発現が制御されていること、ミトコンドリアRSにCa2+シグナルが関係する可能性を示した。さらに、ストレス時にアポプラストで生じるROSがシグナルとして葉緑体制御に関わる可能性についても検討を進め、細胞外に与えたH2O2が、長く続く葉緑体内Ca2+濃度上昇を引き起こすことなどを明らかにした。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (21件)

すべて 2017 2016 2015

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (17件) (うち国際学会 1件)

  • [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

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Plant Endosymbiotic Organellar Calcium Signaling under Biotic and Abiotic Stresses2016

    • 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

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書 2015 実績報告書
    • 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 power2015

    • 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

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [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 power2015

    • 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: 4 ページ: 46-59

    • DOI

      10.1111/bjh.14084

    • NAID

      120006454700

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 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
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [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
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [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
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [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
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [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(宜野湾市)
    • 年月日
      2016-09-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [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(宜野湾市)
    • 年月日
      2016-09-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [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(宜野湾市)
    • 年月日
      2016-09-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [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
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Characterization of mitochondrial putative Ca2+ regulators in Arabidopsis thaliana2016

    • 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
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] The possible involvement of cyclic electron flow (chef) in the regulation of defense gene expression in Arabidopsis.2016

    • 著者名/発表者名
      田中志整、下谷紘士、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
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Stress-induced Ca2+ signals in leaf chloroplasts and root plastids2016

    • 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
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [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、下谷絋司、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
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Evaluation on genetic variation and pathogen resistance among Sulawesi cacao (Theobroma cacao L.)2016

    • 著者名/発表者名
      I Nengah Suwastikaa*, Nurul Aisyaha , Rifkaa, Rahmansyaha, Musliminb, Yoko Ishizakic, André Freire Cruzc, Zainuddin Basrid, 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
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [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
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Calcium regulation in plant organelles and its role in cellular signaling2015

    • 著者名/発表者名
      Takashi Shiina, Kohji Shimotani, Miho Kotani, Seiya Yamaoka, Saki Yomogihara, Kanako Yamasaki and Yoko Ishizaki
    • 学会等名
      FEBS Workshop on Plant Organellar Signaling Primošten 2015
    • 発表場所
      Primošten, Croatia
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [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2015

    • 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
      新潟市
    • 年月日
      2015-09-06
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [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
      新潟市
    • 年月日
      2015-09-06
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2018-03-28  

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