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水陸両生植物の水環境への適応に寄与する環境応答統御システムの解析

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 18H04787
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
研究機関京都産業大学

研究代表者

木村 成介  京都産業大学, 生命科学部, 教授 (40339122)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
8,450千円 (直接経費: 6,500千円、間接経費: 1,950千円)
2019年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2018年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
キーワード水陸両生植物 / 異形葉 / 表現型可塑性 / 水没 / 気孔形成 / 異形容 / 水草 / 適応 / 葉
研究実績の概要

(1) Rorippa aquaticaのゲノム解析: R. aquatica のゲノムをイルミナおよびPacBioプラットフォームでシークエンスし、また、Hi-C法により染色体スケールのスキャフォールドの作成に成功した。染色体間の配列比較により、R. aquaticaは異質倍数体で、染色体の一部が融合していることが示された。イヌガラシ属植物の2種の雑種からR. aquaticaが成立したと考えられる。
(2) 水没による葉形の制御機構の解析:R. aquaticaは、水没や温度の変化、光環境の変化で葉の形態が大きく変化する。水没時のRNA-seq解析により、水没時にはエチレン関係の遺伝子群の発現が変動していることが明らかになった。実際、エチレンを添加すると、葉の形態が水中葉に近くなることから、エチレンが水没応答に関わっているものと考えられた。
(3) 水没による気孔形成の抑制機構の解析:R. aquaticaの気孔形成は水没により抑制されるが、気孔形成に重要な転写因子であるSPCHの発現抑制が起こっていることを明らかにしていた。さまざまな条件における水没後の発現応答をRNA-seq解析で調べたところ、気孔形成の抑制時に関わる転写因子等を同定できた。SPCHの発現制御機構に着目して、これらの因子の役割を明らかにすることで、水没による気孔形成の抑制機構が明らかにできると考えている。水没時の光条件などを検討したところ、暗所では水没させても気孔形成は抑制されず、また、青色光のみを当てた場合も気孔形成は抑制されなかった。また、気中条件であっても赤色光を当てると気孔の形成が抑制された。以上の結果から、光質などの光条件が水没の感知に重要であることが示唆された。
なお、当初、学会等への参加のための旅費の執行を予定していたが、新型コロナウイルスのため中止になったため、未使用金が生じた。

現在までの達成度 (段落)

令和元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

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (47件)

すべて 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (8件) 雑誌論文 (14件) (うち査読あり 14件、 オープンアクセス 12件) 学会発表 (23件) (うち国際学会 6件、 招待講演 3件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] 中学科学院水生生物研究所(中国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] カリフォルニア大学デービス校/テキサス大学(米国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] Warwick University/Sainsbury Laboratory, Cambridge/University of Edinburgh(英国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Maragheh(イラン)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] University of California, Davis/Missouri Botanical Garden/University of Washington(米国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] 水生生物研究所(中国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] Masaryk University(チェコ)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] Warwick University/University of Edinburgh(英国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Titanium dioxide nanoparticles (TiO2 NPs) promote growth and ameliorate salinity stress effects on essential oil profile and biochemical attributes of Dracocephalum moldavica2020

    • 著者名/発表者名
      Gohari Gholamreza、Mohammadi Asghar、Akbari Ali、Panahirad Sima、Dadpour Mohammad Reza、Fotopoulos Vasileios、Kimura Seisuke
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 10 号: 1

    • DOI

      10.1038/s41598-020-57794-1

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] ERdj3B-mediated quality control maintains anther development at high temperatures2020

    • 著者名/発表者名
      Yamamoto Masaya、Uji Shuhei、Sugiyama Tomoyuki、Sakamoto Tomoaki、Kimura Seisuke、Endo Toshiya、Nishikawa Shuh-ichi
    • 雑誌名

      Plant Physiology

      巻: - 号: 4 ページ: 1979-1990

    • DOI

      10.1104/pp.19.01356

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Impact of Autophagy on Gene Expression and Tapetal Programmed Cell Death During Pollen Development in Rice2020

    • 著者名/発表者名
      Hanamata Shigeru、Sawada Jumpei、Ono Seijiro、Ogawa Kazunori、Fukunaga Togo、Nonomura Ken-Ichi、Kimura Seisuke、Kurusu Takamitsu、Kuchitsu Kazuyuki
    • 雑誌名

      Frontiers in Plant Science

      巻: 11 ページ: 172-172

    • DOI

      10.3389/fpls.2020.00172

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Establishment of an Agrobacterium mediated transformation protocol for the detection of cytokinin in the heterophyllous plant Hygrophila difformis (Acanthaceae)2020

    • 著者名/発表者名
      Gaojie Li, Shiqi Hu, Jingjing Yang, Xuyao Zhao, Seisuke Kimura, Elizabeth A. Schultz, Hongwei Hou
    • 雑誌名

      Plant Cell Reports

      巻: - 号: 6 ページ: 737-750

    • DOI

      10.1007/s00299-020-02527-x

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] SUPPRESSOR OF GAMMA RESPONSE1 acts as a regulator coordinating crosstalk between DNA damage response and immune response2020

    • 著者名/発表者名
      Kaoru Okamoto Yoshiyama, Naoki Aoshima, Naoki Takahashi, Tomoaki Sakamoto, Kei Hiruma, Yusuke Saijo, Jun Hidema, Masaaki Umeda, Seisuke Kimura
    • 雑誌名

      Plant Molecular Biology

      巻: -

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Root-knot nematodes modulate cell walls during root-knot formation in Arabidopsis roots2020

    • 著者名/発表者名
      Takashi Ishida, Reira Suzuki, Satoru Nakagami, Takeshi Kuroha, Shingo Sakamoto, Miyuki T. Nakata, Ryusuke Yokoyama, Seisuke Kimura, Nobutaka Mitsuda, Kazuhiko Nishitani, Shinichiro Sawa
    • 雑誌名

      Journal of Plant Research

      巻: -

    • NAID

      40022231088

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Reprograming of the developmental program of Rhus javanica during initial stage of gall induction by Schlechtendalia chinensis2020

    • 著者名/発表者名
      Tomoko Hirano, Seisuke Kimura, Tomoaki Sakamoto, Ayaka Okamoto, Takumi Nakayama, Yoshihito Suzuki, Issei Ohshima, Masa H. Sato
    • 雑誌名

      Frontiers in Plant Science

      巻: -

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Heterophylly: Phenotypic Plasticity of Leaf Shape in Aquatic and Amphibious Plants2019

    • 著者名/発表者名
      Li Gaojie、Hu Shiqi、Hou Hongwei、Kimura Seisuke
    • 雑誌名

      Plants

      巻: 8 号: 10 ページ: 420-420

    • DOI

      10.3390/plants8100420

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Comparative transcriptome analysis of galls from four different host plants suggests the molecular mechanism of gall development2019

    • 著者名/発表者名
      Takeda Seiji、Yoza Makiko、Amano Taisuke、Ohshima Issei、Hirano Tomoko、Sato Masa H.、Sakamoto Tomoaki、Kimura Seisuke
    • 雑誌名

      PLOS ONE

      巻: 14 号: 10 ページ: e0223686-e0223686

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0223686

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Molecular Basis for Natural Vegetative Propagation via Regeneration in North American Lake Cress, Rorippa aquatica (Brassicaceae)2019

    • 著者名/発表者名
      Amano Rumi、Nakayama Hokuto、Momoi Risa、Omata Emi、Gunji Shizuka、Takebayashi Yumiko、Kojima Mikiko、Ikematsu Shuka、Ikeuchi Momoko、Iwase Akira、Sakamoto Tomoaki、Kasahara Hiroyuki、Sakakibara Hitoshi、Ferjani Ali、Kimura Seisuke
    • 雑誌名

      Plant and Cell Physiology

      巻: 61 号: 2 ページ: 353-369

    • DOI

      10.1093/pcp/pcz202

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Developmental analyses of divarications in leaves of an aquatic fern Microsorum pteropus and its varieties2019

    • 著者名/発表者名
      Miyoshi Saori、Kimura Seisuke、Ootsuki Ryo、Higaki Takumi、Nakamasu Akiko
    • 雑誌名

      PLOS ONE

      巻: 14 号: 1 ページ: e0210141-e0210141

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0210141

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Multichromosomal structure of the onion mitochondrial genome and a transcript analysis2018

    • 著者名/発表者名
      Tsujimura Mai、Kaneko Takakazu、Sakamoto Tomoaki、Kimura Seisuke、Shigyo Masayoshi、Yamagishi Hiroshi、Terachi Toru
    • 雑誌名

      Mitochondrion

      巻: - ページ: 179-186

    • DOI

      10.1016/j.mito.2018.05.001

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Plant Temperature Sensors2018

    • 著者名/発表者名
      Sakamoto Tomoaki、Kimura Seisuke
    • 雑誌名

      Sensors

      巻: 18 号: 12 ページ: 4365-4365

    • DOI

      10.3390/s18124365

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Ser-Gln sites of SOG1 are rapidly hyperphosphorylated in response to DNA double-strand breaks2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshiyama K. O.、Kimura S.
    • 雑誌名

      Plant Signaling & Behavior

      巻: 13 号: 6 ページ: e1477904-e1477904

    • DOI

      10.1080/15592324.2018.1477904

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Effect of SOG1 overexpression on DNA damage response in meristematic tissue2019

    • 著者名/発表者名
      Kaoru Okamoto Yoshiyama, Naoki Aoshima, Naoki Takahashi, Tomoaki Sakamoto, Masaaki Umeda, Seisuke Kimura
    • 学会等名
      International Symposium: Principles of pluripotent stem cells underlying plant vitality
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Differential gene expression analysis of Arabidopsis seedlings reveals potential involvement of 2-phnylacetic acid in hormone crosstalk2019

    • 著者名/発表者名
      Sam Cook, Seisuke Kimura, Hiroyuki Kasahara
    • 学会等名
      The 23rd International Conference on Plant Growth Substances
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] アブラナ科植物Rorippa aquaticaの水中適応に伴う、茎生葉上の新奇分裂組織を用いた栄養繁殖2019

    • 著者名/発表者名
      池松朱夏、佐々木亜美、坂本智昭、木村成介
    • 学会等名
      日本育種学会第136回講演会ワークショップ「植物の生殖と環境・ストレス」
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Comprehensive transcriptome analyses of galls from four different host plants suggest common process for gall development2019

    • 著者名/発表者名
      Seiji Takeda, Makiko Yoza, Taisuke Amano, Issei Oshima, Tomoko Hirano, Masa H. Sato, Tomoaki Sakamoto, Seisuke Kimura
    • 学会等名
      The 5 th Joint Symposium on “Basic and Applied Studies of Plant Natural Products for Agriculture and Human Health”
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 古倍数性アブラナ科植物 Rorippa aquaticaの染色体レベルゲノムアセンブリ2019

    • 著者名/発表者名
      坂本智昭、坂本卓也、松永幸大、木村成介
    • 学会等名
      日本植物学会第83回大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 水陸両生植物Rorippa aquaticaにおける水没に応答した気孔形成抑制メカニズムの解析2019

    • 著者名/発表者名
      馬瀬樹志,野口楓子,池松朱夏,坂本智昭,木村成介
    • 学会等名
      日本植物学会第83回大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Rorippa aquaticaにおける異形葉性誘導に伴う共生細菌叢の変動2019

    • 著者名/発表者名
      板倉学、石塚裕樹、木村成介、上ノ山華織、金子貴一
    • 学会等名
      植物微生物研究会第29回研究交流会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] The suppression mechanism of stomatal development under submerged condition in Rorippa aquatica2019

    • 著者名/発表者名
      Tatsushi Umase, Fuko Noguchi, Shuka Ikematsu, Tomoaki Sakamoto, Seisuke Kimura
    • 学会等名
      Frontiers in plant environmental response research: local signaling, long-distance communication and memory for developmental plasticity
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Chromosome level genome assembly of palaeopolyploid plant Rorippa aquatica2019

    • 著者名/発表者名
      Tomoaki Sakamoto, Takuya Sakamoto, Sachihiro Matsunaga, Seisuke Kimura
    • 学会等名
      Frontiers in plant environmental response research: local signaling, long-distance communication and memory for developmental plasticity
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 水中への適応形質としての異形葉性と栄養繁殖:非モデル植物のオミクス解析2019

    • 著者名/発表者名
      木村成介
    • 学会等名
      バイオインフォマティクス教育セミナー2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 環境に応じて変身する植物:Rorippa aquaticaの異形葉性の研究2019

    • 著者名/発表者名
      木村成介
    • 学会等名
      第57回植物バイテクシンポジウム「変身する生き物、変身させる生き物」
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Rorippa aquatica染色体レベルゲノムアセンブリと比較解析2019

    • 著者名/発表者名
      坂本智昭、坂本卓也、松永幸大、木村成介
    • 学会等名
      第61回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 水陸両生アブラナ科植物 Rorippa aquaticaの水没に応答した迅速な気孔形成抑制のメカニズム2019

    • 著者名/発表者名
      池松朱夏、馬瀬樹志、野口楓子、坂本智昭、木村成介
    • 学会等名
      第61回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Ab-GALFA 法を用いたヌルデの虫こぶ形成機構の解明2019

    • 著者名/発表者名
      中山拓己、斉藤悠馬、大島一正、鈴木義人、木村成介、松浦恭和、池田陽子、武田征士、平野朋子、 佐藤雅彦
    • 学会等名
      第61回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] アブラナ科植物Rorippa aquaticaの茎生葉上の新奇分裂組織を用いた栄養繁殖2019

    • 著者名/発表者名
      池松朱夏、佐々木亜美、天野瑠美、坂本智昭、木村成介
    • 学会等名
      第60回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Rorippa aquaticaの栄養繁殖を調節する植物ホルモンの解析2019

    • 著者名/発表者名
      天野瑠美、中山北斗、桃井理沙、郡司玄、竹林裕美子、坂本智昭、笠原博幸、榊原均、Ali Ferjani、木村成介
    • 学会等名
      第60回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 水陸両生植物R. aquaticaの水没に応答した気孔形成抑制メカニズムの解明2019

    • 著者名/発表者名
      馬瀬樹志、池松朱夏、野口楓子、坂本智昭、木村成介
    • 学会等名
      第60回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Adaptation of plants to aquatic environments: Studies on heterophylly and vegetative propagation in semi-aquatic plant, Rorippa aquatica2018

    • 著者名/発表者名
      Seisuke Kimura, Ikematsu Shuka, Tomoaki Sakamoto, Rumi Amano
    • 学会等名
      The 46th Naito Conference on “Mechanisms of Evolution and Biodiversity”
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 植物DNA損傷応答のマスターレギュレーターSOG1が果たす役割2018

    • 著者名/発表者名
      愿山(岡本)郁、坂本智昭、上ノ山華織、木村成介
    • 学会等名
      日本遺伝学会第90回大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Rorippa aquaticaを用いた葉断面からの栄養繁殖機構の解析2018

    • 著者名/発表者名
      天野瑠美、中山北斗、桃井理沙、郡司玄、竹林裕美子、坂本智昭、笠原博幸、Ali Ferjani、木村成介
    • 学会等名
      日本植物学会第82回大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 水陸両生植物Rorippa aquaticaにおける水没に応答した気孔形成抑制メカニズムの解析2018

    • 著者名/発表者名
      馬瀬樹志、野口楓子、池松朱夏、坂本智昭、木村成介
    • 学会等名
      日本植物学会第82回大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 異形葉性植物Rorippa aquaticaの比較ゲノム解析2018

    • 著者名/発表者名
      坂本智昭、木村成介
    • 学会等名
      日本植物学会第82回大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Rorippa aquaticaの温度移行に応答した葉形決定メカニズムの解析2018

    • 著者名/発表者名
      池松朱夏、北野つくし、坂本智昭、笠原博幸、木村成介
    • 学会等名
      日本植物学会第82回大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] 研究代表者のホームページ

    • URL

      https://www.seisukekimura.com

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      https://www.seisukekimura.com/?lang=ja

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

URL: 

公開日: 2018-04-23   更新日: 2021-01-27  

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