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水分ストレスを根から地上部へ伝えるペプチドによる長距離シグナル伝達機構の解明

公募研究

研究領域植物の成長可塑性を支える環境認識と記憶の自律分散型統御システム
研究課題/領域番号 16H01475
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
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

研究代表者

高橋 史憲  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 (00462698)

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
8,190千円 (直接経費: 6,300千円、間接経費: 1,890千円)
2017年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2016年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
キーワード環境応答 / 植物ホルモン / 植物 / ストレス / シグナル伝達
研究実績の概要

本研究課題では、乾燥ストレス応答に関わり、離れた組織をつなぐ移動性の情報伝達因子の同定とその機能解析を行った。特にアブシジン酸(ABA)合成酵素の発現を制御する低分子ペプチドをスクリーニングした。合成ペプチドを根から吸収させ、葉でのABA合成酵素NCED3の発現を解析した結果、いくつかのCLEペプチドがABA合成酵NCED3の発現を制御することを見いだした。また、このペプチドを根から吸収させると、葉でのABAの蓄積や、それに伴う気孔の閉鎖が誘導されることを明らかにした。また、プロモーターGUS法とin situ hybridization法を用いて、このペプチドは根や葉の維管束柔組織で発現していることを明らかにした。次に、CRISPR/Cas9法を用いてペプチドの遺伝子破壊変異体を作成し、乾燥ストレス条件下での様々な生理応答を解析した。その結果、ペプチド遺伝子破壊変異体では、乾燥ストレス条件下でのNCED3およびABAシグナルのマーカー遺伝子であるLEAやRD29B遺伝子の発現誘導が抑制されていることを明らかにした。さらにABA蓄積の抑制、気孔閉鎖の遅延などが観察され、最終的に乾燥ストレス耐性に弱い表現型を示すことを明らかにした。次にペプチドを葉で受容する受容体の探索を行った。様々な受容体多重変異体を作成し、乾燥ストレス誘導性を示すNCED3の発現を指標にスクリーニングを行った結果、BAM受容体の2重変異体では、NCED3の発現抑制およびABA蓄積量の低下がおこり、乾燥ストレス耐性に弱い表現型を示すことを明らかにした。さらに接木植物を作成し乾燥ストレスおよびペプチド吸収実験を行い、内在性のペプチドが乾燥ストレス依存的に根から地上部へ移動すること、BAM受容体は葉でペプチドを受容し、NCED3の発現、およびその後におこるABA蓄積、気孔の閉鎖を制御していることを明らかにした。

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

    (33件)

すべて 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 2件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 5件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (24件) (うち国際学会 5件、 招待講演 3件) 図書 (3件)

  • [雑誌論文] A small peptide modulates stomatal control via abscisic acid in long-distance signalling2018

    • 著者名/発表者名
      Takahashi F, Suzuki T, Osakabe Y, Betsuyaku S, Kondo Y, Dohmae N, Fukuda H, Yamaguchi-Shinozaki K, Shinozaki K.
    • 雑誌名

      Nature

      巻: 556 号: 7700 ページ: 235-238

    • DOI

      10.1038/s41586-018-0009-2

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] BPM-CUL3 E3 ligase modulates thermotolerance by facilitating negative regulatory domain-mediated degradation of DREB2A in Arabidopsis2017

    • 著者名/発表者名
      Morimoto K, Ohama N, Kidokoro S, Mizoi J, Takahashi F, Todaka D, Mogami J, Sato H, Qin F, Kim JS, Fukao Y, Fujiwara M, Shinozaki K, Yamaguchi-Shinozaki K.
    • 雑誌名

      Proc Natl Acad Sci U S A

      巻: 114 号: 40

    • DOI

      10.1073/pnas.1704189114

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Overexpression of an Arabidopsis thaliana galactinol synthase gene improves drought tolerance in transgenic rice and increased grain yield in the field.2017

    • 著者名/発表者名
      Selvaraj MG, Ishizaki T, Valencia M, Ogawa S, Dedicova B, Ogata T, Yoshiwara K, Maruyama K, Kusano M, Saito K, Takahashi F, Shinozaki K, Nakashima K, Ishitani M.
    • 雑誌名

      Plant Biotechnology Journal

      巻: 印刷中 号: 11 ページ: 1465-1477

    • DOI

      10.1111/pbi.12731

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Different Cold-Signaling Pathways Function in the Responses to Rapid and Gradual Decreases in Temperature.2017

    • 著者名/発表者名
      Kidokoro S, Yoneda K, Takasaki H, Takahashi F, Shinozaki K, Yamaguchi-Shinozaki K.
    • 雑誌名

      The Plant Cell

      巻: 29 号: 4 ページ: 760-774

    • DOI

      10.1105/tpc.16.00669

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書 2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] ABA-unresponsive SnRK2 protein kinases regulate mRNA decay under osmotic stress in plants.2017

    • 著者名/発表者名
      Soma F, Mogami J, Yoshida T, Abekura M, Takahashi F, Kidokoro S, Mizoi J, Shinozaki K, Yamaguchi-Shinozaki K.
    • 雑誌名

      Nature Plants

      巻: 3 号: 1 ページ: 16204-16204

    • DOI

      10.1038/nplants.2016.204

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書 2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] The transcriptional cascade in the heat stress response of Arabidopsis is strictly regulated at the expression levels of transcription factors.2016

    • 著者名/発表者名
      Ohama N, Kusakabe K, Mizoi J, Zhao H, Kidokoro S, Koizumi S, Takahashi F, Ishida T, Yanagisawa S, Shinozaki K, and Yamaguchi-Shinozaki K.
    • 雑誌名

      Plant Cell

      巻: 28(1) 号: 1 ページ: 181-201

    • DOI

      10.1105/tpc.15.00435

    • 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] 乾燥ストレスにおける気孔の応答に関わるペプチドの解析2018

    • 著者名/発表者名
      高橋史憲、鈴木健裕、刑部祐里子、別役重之、堂前直、福田裕穂、篠崎和子、篠崎一雄
    • 学会等名
      第59回日本植物生理学会年会(札幌)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] オオムギ休眠種子および後熟種子の比較リン酸化プロテオーム解析2018

    • 著者名/発表者名
      石川慎之祐、高橋史憲、Maria Barrero J.、中神弘史、Gubler F.、篠崎一雄、梅澤泰史
    • 学会等名
      第59回日本植物生理学会年会(札幌)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] シロイヌナズナにおいて SnRK2タンパク質キナーゼの活性化を仲介する上流制御因子の探索2018

    • 著者名/発表者名
      佐藤裕太、最上惇郎、相馬史幸、佐藤花綸、高橋史憲、篠崎一雄、篠崎和子
    • 学会等名
      第59回日本植物生理学会年会(札幌)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] シロイヌナズナにおけるmRNA デキャッピング活性化因子 VCSを制御する上流キナーゼの探索2018

    • 著者名/発表者名
      相馬史幸、最上惇郎、高橋史憲、佐藤裕太、篠崎一雄、篠崎和子
    • 学会等名
      第59回日本植物生理学会年会(札幌)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ヒメツリガネゴケのアブシシン酸応答変異体を用いたリン酸化プロテオーム解析2018

    • 著者名/発表者名
      原百合絵、石川慎之祐、天谷安奈、桑原真由里、高橋史憲、水門佐保、杉山直幸、石濱泰、竹澤大輔、坂田洋一、篠崎一雄、梅澤泰史
    • 学会等名
      第59回日本植物生理学会年会(札幌)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] シロイヌナズナのストレス応答性転写因子 DREB2A の環境条件依存的リン酸化を介した分解制御2018

    • 著者名/発表者名
      溝井順哉、金澤夏美、秦峰、城所聡、高橋史憲、篠崎一雄、篠崎和子
    • 学会等名
      第59回日本植物生理学会年会(札幌)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] A small peptide mediates dehydration stress responses in long-distance signaling2018

    • 著者名/発表者名
      Takahashi F., Suzuki T., Osakabe Y., Betsuyaku S., Dhomae N., Fukuda H., Yamaguchi-Shinozaki K., Shinozaki K.
    • 学会等名
      Keystone Symposia on Molecular and Cellular Biology(Tahoe City、USA)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Analysis of novel transcription factors that activate the NCED3 gene under drought stress conditions in Arabidopsis thaliana2018

    • 著者名/発表者名
      Sato H., Takasaki H., Takahashi F., Suzuki T., Iuchi S., Mitsuda N., Ohme-Takagi M., Yamaguchi-Shinozaki K., Sinozaki K.
    • 学会等名
      第59回日本植物生理学会年会(札幌)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Identification of a small peptide mediating drought stress responses2017

    • 著者名/発表者名
      高橋史憲
    • 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)
    • 年月日
      2017-03-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] A mobile peptide mediates dehydration stress responses in long-distance signaling2017

    • 著者名/発表者名
      Takahashi F., Suzuki T., Osakabe Y., Betsuyaku S., Dhomae N., Fukuda H., Yamaguchi-Shinozaki K., Shinozaki K.
    • 学会等名
      IGER International Symposium on Long-distance Signaling in Plants(Nagoya、Japan)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 植物がもつ、乾燥ストレスの感知メカニズム2017

    • 著者名/発表者名
      高橋史憲、鈴木健裕、刑部祐里子、別役重之、堂前直、福田裕穂、篠崎和子、篠崎一雄
    • 学会等名
      アグリバイオ公開シンポジウム(東京)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Analysis of stomatal controls under drought stress responses2017

    • 著者名/発表者名
      Takahashi F., Betsuyaku S., Fukuda H., Yamaguchi-Shinozaki K., Shinozaki K.
    • 学会等名
      Plant Biology 2017(Hawaii、USA)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 干ばつに強い稲の実証栽培に成功2017

    • 著者名/発表者名
      高橋史憲
    • 学会等名
      アグリビジネス創出フェア2017(千葉)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 浸透圧ストレス下におけるアブシシン酸非応答性SnRK2 を介したmRNA 分解制御2017

    • 著者名/発表者名
      相馬史幸、最上惇郎、吉田拓也、阿部倉緑、高橋史憲、城所聡、溝井順哉、篠崎一雄、篠崎和子
    • 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] シロイヌナズナの低温応答におけるCAMTAファミリー転写因子の機能解析2017

    • 著者名/発表者名
      城所聡、米田孝志、髙﨑寛則、高橋史憲、篠崎一雄、篠崎和子
    • 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] ストレス応答性転写因子DREB2Aにおけるリン酸化に関する解析2017

    • 著者名/発表者名
      金澤夏美、溝井順哉、高橋史憲、篠崎一雄、篠崎和子
    • 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] 植物の高温ストレス応答の初期で働く転写因子HsfA1の活性抑制機構の解析2017

    • 著者名/発表者名
      大濱直彦、草壁和也、溝井順哉、趙美、城所聡、小泉慎也、高橋史憲、篠崎一雄、篠崎和子
    • 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] シロイヌナズナにおけるプロテインキナーゼSnRK2を介した浸透圧ストレス応答を制御する新規相互作用因子の探索2017

    • 著者名/発表者名
      佐藤花綸、最上惇郎、相馬史幸、高橋史憲、篠崎一雄、篠崎和子
    • 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] Identification of a Novel Candidate Transcription Factor That Activates the NCED3 Gene Expression under Drought Stress Conditions2017

    • 著者名/発表者名
      Sato H., Takasaki H., Takahashi F., Iuchi S., Mituda N., Ohme-Takagi M., Yamaguchi-Shinozaki K., Shinozaki K.
    • 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] シロイヌナズナのストレス応答性転写因子DREB2Aの翻訳後調節におけるリン酸化の解析2017

    • 著者名/発表者名
      溝井順哉、金澤夏美、秦峰、城所聡、高橋史憲、篠崎一雄、篠崎和子
    • 学会等名
      日本植物学会第81回大会(千葉)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] オオムギ休眠種子および後熟種子の比較リン酸化プロテオーム解析2017

    • 著者名/発表者名
      石川慎之祐、高橋史憲、水門佐保、Maria Barrero J.、中神弘史、Gubler F.、篠崎一雄、梅澤泰史
    • 学会等名
      日本植物学会第81回大会(千葉)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Analysis of novel transcription activators of the NCED3 gene that regulates drought stress responses in Arabidopsis thaliana2017

    • 著者名/発表者名
      Sato H., Takasaki H., Takahashi F., Iuchi S., Mitsuda N., Ohme-Takagi M., Yamaguchi-Shinozaki K., Shinozaki K.
    • 学会等名
      Plant Biology 2017(Hawaii、USA)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The rice overexpressed Galactinol Synthase 2 gene improves drought tolerance and grain yield in field2017

    • 著者名/発表者名
      Takahashi F., Selvaraj M.G., Ishizaki T., Valencia M., Ogawa S., Dedicova B., Ogata T., Yoshiwara K., Maruyama K., Kusano M., Saito K., Nakashima K., Ishitani M., Shinozaki K.
    • 学会等名
      2017年度農理工学際連携コース発表会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Abscisic acid-mediated stomatal responses via small peptide in Arabidopsis2016

    • 著者名/発表者名
      高橋史憲
    • 学会等名
      Cold Spring Harbor Asia
    • 発表場所
      淡路夢舞台・(兵庫県・淡路市)
    • 年月日
      2016-11-29
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [図書] 乾燥ストレス応答において根から葉への長距離のシグナル伝達にかかわるペプチドはアブシジン酸を介して気孔の開閉を制御する2018

    • 著者名/発表者名
      高橋史憲、篠崎一雄
    • 総ページ数
      4
    • 出版者
      大学共同利用機関法人 情報・システム研究機構 ライフサイエンス統合データベースセンター
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [図書] 植物が乾燥を防ごうとするしくみを解明!2018

    • 著者名/発表者名
      高橋史憲、篠崎一雄
    • 総ページ数
      1
    • 出版者
      ニュートンプレス
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [図書] 乾燥に強くなる植物ペプチドを発見2018

    • 著者名/発表者名
      高橋史憲
    • 総ページ数
      1
    • 出版者
      フジサンケイビジネスアイ
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

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公開日: 2016-04-26   更新日: 2018-12-17  

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