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共生による葉緑体光応答系の成立と進化

公募研究

研究領域マトリョーシカ型進化原理
研究課題/領域番号 24117505
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
研究機関千葉大学

研究代表者

華岡 光正  千葉大学, 園芸学研究科, 准教授 (30508122)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2014-03-31
研究課題ステータス 完了 (2013年度)
配分額 *注記
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2013年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2012年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
キーワード葉緑体 / 共生進化 / 二成分制御系 / 光環境応答 / 光合成 / 転写制御 / 進化
研究概要

葉緑体は原始シアノバクテリアの内部共生により成立したと考えられている。光合成機能を守るための光応答系は、高等植物に至る進化の過程で宿主に移行したとされているが、少なくとも共生当初の細胞では葉緑体で完結していたと想定される。本研究では、細胞内共生起源に近い葉緑体を持つ原始紅藻シアニディオシゾンを用いて、葉緑体を中心とした光応答系の分子機構、および葉緑体による宿主支配機構を明らかにすることで、内部共生に基づく植物進化の実体を明確にすることを目的とした。特に、葉緑体の起源であるシアノバクテリアの光受容系が共生後の葉緑体にも部分的に保存されているとの作業仮説のもと、共生進化における光応答システムの宿主への移行過程、および共生体-宿主間における相互支配関係の理解を目指し研究を行った。2年目にあたる本年度は、まずHIK自身が光を直接受容している可能性を検証するため、精製したHIKタンパク質を用いて生化学・分光学的解析を進めた。Zinc-blot解析や吸収スペクトル解析を行った結果、HIKが従来の植物型光受容体ではない新しいタイプの光センサーであることが予想された。さらに、間接的なHIK活性制御の可能性を検討するため、酵母Two-hybrid法によりHIKに結合するタンパク質を探索したところ、少なくとも3種類の候補を得ることが出来た。以上の解析により、HIKが葉緑体内の光応答系に直接関与している可能性が示唆された。一方、この葉緑体の光受容系が宿主ゲノムの光依存転写制御にも関与していることを示すため、HIKの過剰発現株や阻害剤を用いた解析を集中的に行った結果、一部の核遺伝子の発現が葉緑体内の光環境に依存して調節されていることが示され、未知のプラスチドシグナル伝達経路を介した遺伝子発現調節機構の存在が予想された。

現在までの達成度 (区分)
理由

25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

25年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 研究成果

    (36件)

すべて 2014 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (16件) (うち査読あり 13件) 学会発表 (20件) (うち招待講演 3件)

  • [雑誌論文] The circadian regulation of photosynthesis.2014

    • 著者名/発表者名
      Dodd AN, Kusakina J, Hall A, Gould PD, Hanaoka M.
    • 雑誌名

      Photosynth Res.

      巻: 119 号: 1-2 ページ: 181-190

    • DOI

      10.1007/s11120-013-9811-8

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Sense transgene-induced post-transcriptional gene silencing in tobacco compromises the splicing of endogenous counterpart genes.2014

    • 著者名/発表者名
      Shin MR, Natsuume M, Matsumoto T, Hanaoka M, Imai M, Iijima K, Oka S, Adachi E, Kodama H.
    • 雑誌名

      PLoS One.

      巻: 9 号: 2 ページ: e87869-e87869

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0087869

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 植物が葉緑体に「時」の情報を伝えるメカニズム2014

    • 著者名/発表者名
      華岡光正
    • 雑誌名

      バイオサイエンスとインダストリー

      巻: 72 ページ: 125-126

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [雑誌論文] Circadian control of chloroplast transcription by a nuclear-encoded timing signal.2013

    • 著者名/発表者名
      Noordally ZB, Ishii K, Atkins KA, Wetherill SJ, Kusakina J, Walton EJ, Kato M, Azuma M, Tanaka K, Hanaoka M, Dodd AN.
    • 雑誌名

      Science

      巻: 339 号: 6125 ページ: 1316-1319

    • DOI

      10.1126/science.1230397

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書 2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mitochondrial localization of ferrochelatase in a red alga Cyanidioschyzon merolae2013

    • 著者名/発表者名
      S. Watanabe , M. Hanaoka, M. Ohnuma, S. Taketani and K.Tanaka
    • 雑誌名

      Plant Cell Physiol.

      巻: 54 号: 8 ページ: 1289-1295

    • DOI

      10.1093/pcp/pct077

    • NAID

      10031195182

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Characterization of four nuclear-encoded plastid RNA polymerase sigma factor genes in the liverwort Marchantia polymorpha: blue-light- and multiple stress-responsive SIG5 was acquired early in the emergence of terrestrial plants.2013

    • 著者名/発表者名
      Kanazawa T, Ishizaki K, Kohchi T, Hanaoka M, Tanaka K.
    • 雑誌名

      Plant Cell Physiol.

      巻: 54 号: 10 ページ: 1736-1748

    • DOI

      10.1093/pcp/pct119

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nuclear-encoded chloroplast RNA polymerase sigma factor SIG2 activates chloroplast-encoded phycobilisome genes in a red alga, Cyanidioschyzon merolae.2013

    • 著者名/発表者名
      Fujii G, Imamura S, Hanaoka M, Tanaka K.
    • 雑誌名

      FEBS Lett.

      巻: 587 号: 20 ページ: 3354-3359

    • DOI

      10.1016/j.febslet.2013.08.031

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] ChIP法を用いた葉緑体光合成遺伝子の転写制御解析2013

    • 著者名/発表者名
      華岡光正
    • 雑誌名

      光合成研究

      巻: 23 ページ: 107-110

    • NAID

      40019934270

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] The early days of plastid retrograde signaling with respect to replication and transcription2013

    • 著者名/発表者名
      Kan Tanaka
    • 雑誌名

      Front. Plant Physiol.

      巻: 3 ページ: 1-5

    • DOI

      10.3389/fpls.2012.00301

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 24時間リズムを生み出す遺伝子発現調節機構2013

    • 著者名/発表者名
      華岡光正
    • 雑誌名

      バイオサイエンスとインダストリー

      巻: 71 ページ: 36-37

    • NAID

      10031140300

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [雑誌論文] 単細胞紅藻シゾンにおける光応答:葉緑体自律的な転写制御2013

    • 著者名/発表者名
      華岡光正
    • 雑誌名

      BSJ-Review「植物科学の最前線」

      巻: 4 ページ: 13-20

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [雑誌論文] The circadian regulation of photosynthesis.2013

    • 著者名/発表者名
      Antony N. Dodd
    • 雑誌名

      Photosynthesis Research

      巻: 印刷中

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Retrograde signals arise from reciprocal crosstalk within plastids2012

    • 著者名/発表者名
      Kazuhiko Enami
    • 雑誌名

      Plant Signal.Behav.

      巻: 7 号: 1 ページ: 142-144

    • DOI

      10.4161/psb.7.1.18451

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nuclear-encoded plastid sigma factor SIG6 exclusively contributes to chloroplast differentiation in plastid differentiation of Arabidopsis thaliana.2012

    • 著者名/発表者名
      Shunsuke Hirooka
    • 雑誌名

      Cytologia

      巻: 77 ページ: 73-82

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] RpaB, another response regulator operating circadian clock-dependent transcriptional regulation in Synechococcus elongat us PCC 7942.2012

    • 著者名/発表者名
      Hanaoka M, Takai N, Hosokawa N, Fujiwara M, Akimoto Y, Kobori N, Iwasaki H, Kondo T, Tanaka K.
    • 雑誌名

      J Biol Chem

      巻: 287(31) 号: 31 ページ: 26321-7

    • DOI

      10.1074/jbc.m111.338251

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] SIG1, a sigma factor for the chloroplast RNA polymerase, differentially associates with multiple DNA regions in the chloroplast chromosomes in vivo2012

    • 著者名/発表者名
      Mitsumasa Hanaoka
    • 雑誌名

      Int. J. Mol. Sci.

      巻: 13 号: 10 ページ: 12182-12194

    • DOI

      10.3390/ijms131012182

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] アミロプラスト分化における核遺伝子の発現制御2013

    • 著者名/発表者名
      恩田和幸
    • 学会等名
      第54回日本植物生理学会年会
    • 発表場所
      岡山大学(岡山)
    • 年月日
      2013-03-22
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] シロイヌナズナT87細胞を用いた葉緑体分化における遺伝子発現制御の解析2013

    • 著者名/発表者名
      華岡光正
    • 学会等名
      第54回日本植物生理学会年会
    • 発表場所
      岡山大学(岡山)
    • 年月日
      2013-03-21
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] シアノバクテリアの概日時計機構を支えるRpaA/Bによる協調的な転写制御2012

    • 著者名/発表者名
      華岡光正
    • 学会等名
      第35回日本分子生物学会年会
    • 発表場所
      福岡国際会議場(福岡)
    • 年月日
      2012-12-13
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 単細胞紅藻Cyanidioschyzon merolaeの光応答に関与する葉緑体二成分制御系の解析2012

    • 著者名/発表者名
      佐藤大地
    • 学会等名
      日本農芸化学会関東支部2012年度大会
    • 発表場所
      新潟薬科大学(新潟)
    • 年月日
      2012-10-27
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] ChIP法によるシロイヌナズナの葉緑体分化に伴った転写制御機構の解析2012

    • 著者名/発表者名
      華岡光正
    • 学会等名
      第76回日本植物学会大会
    • 発表場所
      兵庫県立大学(姫路)
    • 年月日
      2012-09-16
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] シアノバクテリアの概日時計出力系に関わる新規転写制御因子RpaBの役割2012

    • 著者名/発表者名
      華岡光正
    • 学会等名
      第19回日本時間生物学会学術大会
    • 発表場所
      北海道大学(札幌)
    • 年月日
      2012-09-15
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] paB is involved in transcriptional regulation in response to the circadian clock as well as high light stress in Synechococcus elongatus PCC 79422012

    • 著者名/発表者名
      Mitsumasa Hanaoka
    • 学会等名
      ISPP 2012: The 14th International symposium on Phototrophic Prokaryotes
    • 発表場所
      Porto Pal#225;cio(ポルトガル)
    • 年月日
      2012-08-10
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 単細胞紅藻シゾンの光応答における葉緑体二成分制御系の役割2012

    • 著者名/発表者名
      佐藤大地
    • 学会等名
      第3回光合成学会・シンポジウム
    • 発表場所
      東京工業大学(横浜)
    • 年月日
      2012-06-01
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 葉緑体の分化・発達に伴った光合成遺伝子の転写制御

    • 著者名/発表者名
      安間美里、木山貴史、加藤麻衣子、江波和彦、田中寛、華岡光正
    • 学会等名
      第4回光合成学会・シンポジウム
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 概日時計シグナルによる葉緑体遺伝子の転写調節

    • 著者名/発表者名
      石井健雄、加藤麻衣子、Zeenat B. Noordally、Kelly A. Atkins、Jelena Kusakina、東美由紀、田中寛、Antony N. Dodd、華岡光正
    • 学会等名
      第4回光合成学会・シンポジウム
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Roles of the possible photosensory two-component system in the chloroplasts of Cyanidioschyzon merolae

    • 著者名/発表者名
      Mitsumasa Hanaoka, Takayuki Kawakami, Daichi Satoh, Hiroyuki Ando, Gaku Fujii, Sousuke Imamura and Kan Tanaka
    • 学会等名
      International Symposium of Plant Photobiology (ISPP) 2013 conference
    • 発表場所
      The University of Edinburgh, UK
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Endosymbiotic evolution of light responses in chloroplasts

    • 著者名/発表者名
      Mitsumasa Hanaoka, Takayuki Kawakami, Daichi Satoh, Hiroyuki Ando, Misato Anma, Gaku Fujii, Sousuke Imamura and Kan Tanaka
    • 学会等名
      The 12th International Colloquium on Endocytobiology and Symbiosis
    • 発表場所
      Halifax University, Canada
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] RNAサイレンシングにともなうスプライシングへの干渉作用について

    • 著者名/発表者名
      申美來、松本貴嗣、華岡光正、今井美咲、飯島健、児玉浩明
    • 学会等名
      第31回日本植物細胞分子生物学会大会・シンポジウム
    • 発表場所
      北海道大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 単細胞紅藻シゾンの葉緑体光応答と転写制御機構

    • 著者名/発表者名
      佐藤大地、安藤洸幸、小倉駿佑、藤井岳、今村壮輔、田中寛、華岡光正
    • 学会等名
      第77回日本植物学会大会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 葉緑体分化過程におけるプラスチドシグナルに依存した遺伝子発現制御

    • 著者名/発表者名
      江波和彦、木山貴史、上原浩一、華岡光正
    • 学会等名
      第36回日本分子生物学会年会
    • 発表場所
      神戸国際会議場
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 色素体分化と概日時計機構を支える核と葉緑体間のシグナル伝達

    • 著者名/発表者名
      華岡光正
    • 学会等名
      第16回植物オルガネラワークショップ
    • 発表場所
      富山大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 概日リズム情報の共有に関わる核と葉緑体間のシグナル伝達

    • 著者名/発表者名
      石井健雄、加藤麻衣子、Zeenat B. Noordally、Kelly A. Atkins、Jelena Kusakina、東美由紀、田中寛、Antony N. Dodd、華岡光正
    • 学会等名
      第55回日本植物生理学会年会
    • 発表場所
      富山大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] シロイヌナズナ培養細胞におけるアミロプラスト分化機構の解析

    • 著者名/発表者名
      恩田和幸、江波和彦、華岡光正
    • 学会等名
      第55回日本植物生理学会年会
    • 発表場所
      富山大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Cyanidioschyzon merolaeの光応答転写制御における二成分制御系の役割

    • 著者名/発表者名
      安藤洸幸、小倉駿佑、佐藤大地、藤井岳、今村壮輔、田中寛、五十嵐雅之、内海龍太郎、華岡光正
    • 学会等名
      日本農芸化学会2014年度大会
    • 発表場所
      明治大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] シロイヌナズナT87培養細胞の葉緑体分化に際した転写制御の解析

    • 著者名/発表者名
      木山貴史、江波和彦、上原浩一、華岡光正
    • 学会等名
      日本農芸化学会2014年度大会
    • 発表場所
      明治大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

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公開日: 2013-05-15   更新日: 2019-07-29  

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