トウモロコシ幼葉鞘先端部におけるインドール酢酸合成細胞と合成経路の特定

• 研究領域: 植物メリステムと器官の発生を支える情報統御系
• 研究課題/領域番号: 21027030
• 研究種目: 特定領域研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 首都大学東京
• 研究代表者: 小柴 共一 首都大学東京, 理工学研究科, 教授 (80117704)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2010
• 研究課題ステータス: 完了 (2010年度)
• 配分額: 5,800千円 (直接経費: 5,800千円); 2010年度: 2,900千円 (直接経費: 2,900千円); 2009年度: 2,900千円 (直接経費: 2,900千円)
• キーワード: オーキシン / トウモロコシ / 合成細胞 / PIN / IAA / ケミカルスクリーニング / IAA合成阻害剤

研究概要

オーキシン(IAA)は植物の全生活環を通して極めて重要な植物ホルモンであり、植物におけるメリステムの形成・構築機構においても位置情報因子として働いている。申請者等はこれまでに、IAAはトウモロコシ幼葉鞘先端部でTrpから合成され、合成されたIAAは速やかにZmPINを介して下方に輸送されることを明らかにしてきた。これまでにAtPIN1抗体を用いてZmPIN1(s)の幼葉鞘における分布の詳細を明らかにするとともに、NPAによる輸送阻害、あるいは重力刺激後の先端から下方へのIAAの流れを詳細に観察した。さらに、幼葉鞘の伸長部で発現するIAA誘導性遺伝子ZmSAUR2は、内生IAAの動的な分布変化にほぼ対応した発現、すなわち重力刺激後およそ30分で上側での発現は大きく減少し下側では増加した。また、オーキシン受容体TIR1の特異的阻害剤(PEO-IAA)を処理すると、ZmSAUR2発現が抑えられ、同時に屈曲も停止した。引き続き、抗IAA抗体によるIAA分子の組織内分布の可視化に継続的に取り組み、本年度は特に細胞内レベルでのIAA分布の可視化に集中した。その結果、ミトコンドリア、色素体などの細胞内小器官にシグナルの分布が観察された。また、2年間進めてきたケミカルスクリーニングによりIAAの合成を強く阻害する薬剤の候補を7種絞り込むことに成功した。それらの構造相関から、現在2つの異なる反応段階に作用すると思われるグループに分類できる。この薬剤に関しては、さらにその構造の特異的反応部位に検討を加えるとともに、標的タンパク質を特定するための準備を進めている。

研究成果

• [雑誌論文] Alkoxy-auxins are selective inhibitors of auxin transport mediated by PIN, ABCB, and AUX1 transporters. (2011)
  • 著者名/発表者名: Tsuda, E., Yang, H., Nishimura, T., Uehara, Y., Sakai, T., Furutani, M., Koshiba, T., Hirose, M., Nozaki, H., Murphy, A., Hayashi, K.
  • 雑誌名: J.Bio.Chem. 巻: 286 ページ: 2354-2364
  • 査読あり
• [雑誌論文] NPH3- and PGP-like genes are exclusively expressed in apical tip region essential for blue-light perception and lateral auxin transport in maize coleoptiles. (2011)
  • 著者名/発表者名: Matsuda, S., Kajizuka, T., Kadota, A., Nishimura, T., Koshiba, T.
  • 雑誌名: J.Exp.Bot. 巻: (In press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Auxin biosynthesis site and polar transport in maize coleoptiles. (2010)
  • 著者名/発表者名: Nishimura, T., Koshiba, T.
  • 雑誌名: Plant Signal.Behav. (in press)(印刷中)
• [雑誌論文] Biochemical analyses of indole-3-acetaldoxime-dependent auxin biosynthesis in Arabidopsis. (2009)
  • 著者名/発表者名: Sugawara, S., Hishiyama, S., Jikumaru, Y., Hanada, A., Nishimura, T., Koshiba, T., Zhao, Y., Kamiya, Y., ^*Kasahara, H.
  • 雑誌名: Proc.Natl.Acad.Sci., USA. 106 ページ: 5430-5435
  • 査読あり
• [雑誌論文] A rice tryptophan deficient dwarf mutant, tddl, contains a reduced level of indole acetic acid and develops abnormal flowers and organless embryos. (2009)
  • 著者名/発表者名: Sazuka, T., Kamiya, N., Nishimura, T., Ohmae, K., Sato, Y., Imamura, K., Nagato, Y., Koshiba, T., Nagamura, Y., Ashikari, M., Kitano, H., Matsuoka, M.
  • 雑誌名: Plant J. 60 ページ: 227-41
  • 査読あり
• [雑誌論文] Differential downward stream of auxin synthesized at the tip has a key role in gravitropic curvature via TIR1/AFBs-mediated auxin signaling pathways. (2009)
  • 著者名/発表者名: Nishimura, T., Nakano, H., Hayashi, K., Niwa, C., Koshiba, T.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. 50 ページ: 1874-1885
  • NAID: 10027344105
  • 査読あり
• [学会発表] トウモロコシ幼葉鞘先端におけるIAA生合成細胞の特定とIAA細胞内局在の解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 西村岳志、豊岡公徳、佐藤繭子、松本さちこ、M.Mercedes Lucas、Miroslav Strnad、Frantisek Baluska、小柴共一
  • 学会等名: 第52回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 東北大学(仙台)
  • 年月日: 2011-03-21
• [学会発表] イネの根特異的ストレス応答RSOsPR10遺伝子の発現制御機構の解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 富永真規子、行田敦子、武内薫、駒野照弥、岡本龍史、小柴共一
  • 学会等名: 第52回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 東北大学(仙台)
  • 年月日: 2011-03-21
• [学会発表] トウモロコシ幼葉鞘の光屈性において光受容部位である幼葉鞘先端(0-2mm)に特異的に発現するNPH3-,PGP-like遺伝子 (2011)
  • 著者名/発表者名: 梶塚友美、松田さとみ、門田明雄、西村岳志、小柴共一
  • 学会等名: 第52回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 東北大学(仙台)
  • 年月日: 2011-03-21
• [学会発表] イネの根特異的ストレス応答タンパク質RSOsPR10の発現に関わる情報伝達因子の解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 武内薫、富永真規子、行田敦子、西村岳志、宮本皓司、岡田憲典、駒野照弥、岡本龍史、山根久和、小柴共一
  • 学会等名: 植物化学調節学会第45回大会
  • 発表場所: 神戸大学(神戸)
  • 年月日: 2010-11-01
• [学会発表] トウモロコシ幼葉鞘の光屈曲反応における光受容部位およびIAA偏差分布形成部位の解析と関連遺伝子の探索 (2010)
  • 著者名/発表者名: 松田さとみ、梶塚友美、西村岳志、門田明雄、小柴共一
  • 学会等名: 植物化学調節学会第45回大会
  • 発表場所: 神戸大学(神戸)
  • 年月日: 2010-11-01
• [学会発表] Analysis for expression mechanism of stress responsible RSOsPR10 in rice. (2010)
  • 著者名/発表者名: Tominaga, M., Gyohda, A., Okada, K., Oota, K., Takeuchi, K., Komano, T., Okamoto, T., Yamane, H., Terakawa, T., Koshiba, T.
  • 学会等名: 20^<th> Annual Meeting of the International Plant Growth Substances Association
  • 発表場所: Tarragona, Spain
  • 年月日: 2010-06-29
• [学会発表] Localized light sensing and the following IAA redistribution in maize coleoptiles during phototropic curvature. (2010)
  • 著者名/発表者名: Kajizuka, T., Matsuda, S., Kadota, A., Nishimura, T., Koshiba.
  • 学会等名: 20^<th> Annual Meeting of the International Plant Growth Substances Association
  • 発表場所: Tarragona, Spain
  • 年月日: 2010-06-29
• [学会発表] Determination of detail IAA synthetic site in maize coleoptiles by immunohistochemical method of IAA. (2010)
  • 著者名/発表者名: Nishimura, T., Toyooka, K., Lucas, M., Koshiba, T.
  • 学会等名: 20^<th> Annual Meeting of the International Plant Growth Substances Association
  • 発表場所: Tarragona, Spain
  • 年月日: 2010-06-29
• [学会発表] トウモロコシ幼葉鞘の重力屈曲にはZmPIN1により先端から輸送されるIAAの偏差分布に伴ったTIR1/AFBsを介した遺伝子発現の制御が必要である. (2009)
  • 著者名/発表者名: 西村岳志、中野仁美、林謙一郎、丹羽理陽、小柴共一
  • 学会等名: 調節学会第44回大会
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 2009-10-29
• [学会発表] トウモロコシ幼葉鞘先端におけるindole-3-acetic acid (IAA)合成量を指標としたIAA生合成に影響を与える物質のケミカルスクリーニング. (2009)
  • 著者名/発表者名: 柿沼千江子、西村岳志、駒野照弥、久保稔、長谷部光泰、笠原博幸、神谷勇治、小柴共一
  • 学会等名: 調節学会第44回大会
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 2009-10-29
• [備考]
  • URL: http://dept.biol.metro-u.ac.jp/labo.asp?ID=horcel