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植物発生におけるサーモスペルミンの機能の解明

公募研究

研究領域植物発生ロジックの多元的開拓
研究課題/領域番号 16H01245
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
研究機関岡山大学

研究代表者

高橋 卓  岡山大学, 自然科学研究科, 教授 (20271710)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
10,400千円 (直接経費: 8,000千円、間接経費: 2,400千円)
2017年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2016年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
キーワードシロイヌナズナ / サーモスペルミン / 発生・分化 / 突然変異 / 翻訳制御 / 植物 / 遺伝子 / 細胞・組織 / 生理活性
研究実績の概要

シロイヌナズナにおいて、サーモスペルミンはSAC51遺伝子の翻訳促進を介して、木部分化抑制に関わる。サーモスペルミンの合成欠損変異acl5では木部が過剰に分化し、茎の伸長が抑制される。しかし、優性変異sac51-dによって、SAC51の翻訳がサーモスペルミン非依存的に促進されると、茎伸長が回復する。SAC51はSACL1, SACL2, SACL3と遺伝子ファミリーを構成するが,SACL2, SACL3にはサーモスペルミンによる翻訳促進が認められない。本研究では,サーモスペルミンの作用機構と生理機能の解明を目指した。
SAC51, SACL1のmRNAに保存されたuORFの内部に存在する,短いuORFがサーモスペルミンによるメインORFの翻訳促進制御に関わっている可能性が示唆された。ポプラ,ダイズ,ブロッコリーのSAC51ファミリー各遺伝子の5’リーダー領域をGUSレポーターと融合して調べた結果も,サーモスペルミン応答を示した遺伝子には, uORF内部に同じ読み枠で短いuORFが存在していた。単子葉類のイネでも調べた結果,保存されたuORFの内部に短いuORFがあるOsSACL3A, OsSACL3Cには,サーモスペルミン応答性が認められた。
一方,スペルミンは非生物ストレス応答に関わることが示唆されてきたが,acl5とスペルミン合成酵素変異spmsとは詳細に比較されていなかった。塩耐性を確かめた結果,acl5はNaClに対して,野生型やspms変異よりも著しく感受性が高いことがわかった。過剰な木部分化と塩耐性低下の相関から,塩水の過剰な吸収が原因と予想された。
ゲノム編集によるゼニゴケMpACL5遺伝子破壊株について,形態異常に加えて常温での熱ショック遺伝子の発現増加を見出した。しかし,変異株は高温にも塩にも高い感受性を示し,維管束植物とは異なる多機能が示唆された。

現在までの達成度 (段落)

29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

29年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 謝辞記載あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 5件)

  • [雑誌論文] Thermospermine: An Evolutionarily Ancient but Functionally New Compound in Plants2017

    • 著者名/発表者名
      Takahashi Taku
    • 雑誌名

      Methods Mol Biol.

      巻: 1694 ページ: 51-59

    • DOI

      10.1007/978-1-4939-7398-9_4

    • ISBN
      9781493973972, 9781493973989
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Detection of Thermospermine and Spermine by HPLC in Plants2017

    • 著者名/発表者名
      Takahashi Taku、Takano Ayaka、Kakehi Jun-Ichi
    • 雑誌名

      Methods Mol. Biol.

      巻: 1694 ページ: 69-73

    • DOI

      10.1007/978-1-4939-7398-9_6

    • ISBN
      9781493973972, 9781493973989
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Thermospermine enhances translation of SAC51 and SACL1 in Arabidopsis.2017

    • 著者名/発表者名
      Yamamoto M, Takahashi T
    • 雑誌名

      Plant Signal. Behav.

      巻: 12: e1276685 号: 1 ページ: e1276685-e1276685

    • DOI

      10.1080/15592324.2016.1276685

    • 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 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] The SAC51 family plays a central role in thermospermine responses in Arabidopsis.2016

    • 著者名/発表者名
      Cai Q, Fukushima H, Yamamoto M, Ishii N, Sakamoto T, Kurata T, Motose H, Takahashi T
    • 雑誌名

      Plant Cell Physiol.

      巻: 57 号: 8 ページ: 1583-1592

    • DOI

      10.1093/pcp/pcw113

    • NAID

      120006348277

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Polyamine resistance is increased by mutations in a nitrate transporter gene NRT1.3 (AtNPF6.4) in Arabidopsis thaliana.2016

    • 著者名/発表者名
      Tong W, Imai A, Tabata R, Shigenobu S, Yamaguchi K, Yamada M, Hasebe M, Sawa S, Motose H, Takahashi T
    • 雑誌名

      Front. Plant Sci.

      巻: 7-834 ページ: 834-834

    • DOI

      10.3389/fpls.2016.00834

    • 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 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Repression of xylem differentiation by thermospermine in Arabidopsis thaliana2017

    • 著者名/発表者名
      T. Takahashi, M. Yamamoto, Q. Cai, S. Shinohara, T. Furumoto, M. Miyamoto, and H. Motose
    • 学会等名
      Plant Signaling & Behavior
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A thermospermine-deficient mutant of Arabidopsis is sensitive to salt stress2017

    • 著者名/発表者名
      S. Shinohara, H. Motose, and T. Takahashi
    • 学会等名
      Plant Signaling & Behavior
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] SAC51相同遺伝子5'リーダー領域のサーモスペルミン応答に関する研究2017

    • 著者名/発表者名
      山本真衣・本瀬宏康・高橋卓
    • 学会等名
      第58回日本植物生理学会年会(鹿児島)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ゼニゴケにおけるサーモスペルミン合成酵素遺伝子MpACL5の機能解析2017

    • 著者名/発表者名
      古本拓也・大谷健人・石崎公庸・河内孝之・本瀬宏康・高橋卓
    • 学会等名
      第58回日本植物生理学会年会(鹿児島)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] シロイヌナズナのサーモスペルミン欠損変異体acl5の耐塩性に関する解析2017

    • 著者名/発表者名
      篠原志桜里・本瀬宏康・高橋卓
    • 学会等名
      第58回日本植物生理学会年会(鹿児島)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] シロイヌナズナのサーモスペルミン標的遺伝子SAC51ファミリーの分子遺伝学的解析2016

    • 著者名/発表者名
      高橋卓・蔡青青・山本真衣・篠原志桜里・本瀬宏康
    • 学会等名
      日本植物学会第80回大会
    • 発表場所
      那覇
    • 年月日
      2016-09-18
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Thermospermine responses are mediated by the SAC51 family in Arabidopsis2016

    • 著者名/発表者名
      T. Takahashi, Q. Cai and H. Motose
    • 学会等名
      4th International Conference on Polyamines
    • 発表場所
      Tivoli, Italy
    • 年月日
      2016-09-04
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Function of a thermospermine synthase homolog MpACL5 in the liverwort Marchantia polymorpha2016

    • 著者名/発表者名
      T. Furumoto, K. Otani, K. Ishizaki, T. Kohchi, H. Motose and T. Takahashi
    • 学会等名
      4th International Conference on Polyamines
    • 発表場所
      Tivoli, Italy
    • 年月日
      2016-09-04
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The responsiveness of 5' leader sequences of SAC51 homologs to thermospermine in plants2016

    • 著者名/発表者名
      M. Yamamoto, H. Motose and T. Takahashi
    • 学会等名
      4th International Conference on Polyamines
    • 発表場所
      Tivoli, Italy
    • 年月日
      2016-09-04
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2016-04-26   更新日: 2018-12-17  

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