細胞壁再構成をともなう離生細胞間隙形成の分子機構

• 研究領域: 植物細胞壁の情報処理システム
• 研究課題/領域番号: 25114510
• 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: 神戸大学
• 研究代表者: 石崎 公庸 神戸大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (00452293)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 11,180千円 (直接経費: 8,600千円、間接経費: 2,580千円); 2014年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円); 2013年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
• キーワード: 離生細胞間隙 / 細胞壁再構成 / 細胞間情報伝達 / ユビキチンープロテアソーム系 / 植物 / 細胞壁 / 遺伝子 / 発生分化 / 進化

研究実績の概要

植物には、細胞と細胞の間が気体で満たされた細胞間隙をもつ組織（通気組織）が多くみられる。根や葉の組織内部に張り巡らされた細胞間隙は、呼吸や光合成の基質である酸素（O2）や二酸化炭素（CO2）を植物体内に行き渡らせる上で重要な組織構造である。隣接する細胞が離れて形成される離生細胞間隙では、隣接する細胞間で共有されている一次細胞壁の再構成が起こると考えられているが、その発生の分子メカニズムについては未解析であり、現在までほとんど知見がない。本研究では基部陸上植物ゼニゴケの気室形成をモデルに、以下の解析を行い、植物の離生細胞間隙形成の制御メカニズムについて分子遺伝学の手法により解析した。
今年度は、NOP1のE3ユビキチン活性と機能の関係について詳細に解析し、その情報を元にNOP1の標的タンパク質の同定を進めた。NOP1のE3ユビキチンリガーゼ活性に必要なU-boxドメインを欠失した⊿UboxNOP1-Citrine発現株をnop1変異体に導入した形質転換体⊿UboxNOP1-Citrine/nop1を作出し解析したところ、気室形成の回復は見られなかったが野生型NOP1－Citrineと同様に細胞膜にCitrine蛍光が観察された。このことからNOP1はC末端側のドメインを介して細胞膜に局在するが、その機能にはE3リガーゼ活性を有するU-boxドメインが必須であることが明らかとなった。さらに⊿UboxNOP1-Citrine/nop1株からの免疫沈降実験について、種々の条件検討を行った後、連携研究者の深尾らと共同でLC-MS/MS解析により、NOP1複合体に含まれるタンパク質同定の試みを数回行った。予備的な段階ではあるが、セリンスレオニンキナーゼ、ロイシンリッチリピートをもつ受容体様キナーゼ（LRR-RLK）や微小管関連因子、細胞壁再構築関連因子などが同定された。

現在までの達成度 (段落)

26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

26年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Stomatal guard cells co-optedan ancient ABA-dependent desiccation survival system to regulate stomatal closure (2015)
  • 著者名/発表者名: Lind, C., Dreyer, I., López-Sanjurjo, E.J., von Meyer, K., Ishizaki, K., Kohchi, T., Lang, D., Zhao, Y., Kreuzer, I., Al-Rasheid, K.A.S., Ronne, H., Reski, R., Zhu, J.K., Geiger, D. and Hedrich, R.
  • 雑誌名: Current Biology 巻: 30 号: 7 ページ: 928-935
  • DOI: 10.1016/j.cub.2015.01.067
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Arachidonic acid-dependent carbon-eight volatile synthesis from wounded liverwort (Marchantia polymorpha) (2015)
  • 著者名/発表者名: Kihara, H., Tanaka, M., Yamato, K.T., Horibara, A., Yamada, A., Kita, S., Ishizaki, K., Kajikawa, M., Fukuzawa, H., Kohchi, T., Akakabe, Y. and Matsui, K.
  • 雑誌名: Phytochemistry 巻: 107 ページ: 42-49
  • DOI: 10.1016/j.phytochem.2014.08.008
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Auxin-mediated transcriptional system with a minimal set of components is critical for morphogenesis through the life cycle in Marchantia polymorpha (2015)
  • 著者名/発表者名: Kato, H., Ishizaki, K., Kouno, M., Shirakawa, M., Bowman, J.L., Nishihama, R., and Kohchi, T.
  • 雑誌名: PLOS Genet. 巻: In press 号: 5 ページ: e1005084-e1005084
  • DOI: 10.1371/journal.pgen.1005084
  • NAID: 120005672595
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Auxin produced by the IPyA pathway regulates development and gemmae dormancy in the liverwort Marchantia polymorpha (2015)
  • 著者名/発表者名: Eklund, M.D., Ishizaki, K., Flores-Sandoval, E., Kikuchi, S., Takebayashi, Y., Tsukamoto, S., Hirakawa, Y., Nonomura, M., Kato, H., Kouno, M., Bhalerao, R.P., Lagercrantz, U., Kasahara, H., Kohchi, T. and Bowman, J.L.
  • 雑誌名: Plant Cell 巻: 印刷中
  • 査読あり
• [雑誌論文] Phytochrome-mediated regulation of cell division and growth during regeneration and sporeling development in the liverwort Marchantia polymorpha (2015)
  • 著者名/発表者名: Nishihama, R., Ishizaki, K., Hosaka, M., Matsuda, Y., Kubota, A., and Kohchi, T.
  • 雑誌名: J. Plant Res. 巻: 128 号: 3 ページ: 407-421
  • DOI: 10.1007/s10265-015-0724-9
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Phototropin encoded by a single-copy gene mediates chloroplast photorelocation movements in the liverwort Marchantia polymorpha (2014)
  • 著者名/発表者名: Komatsu, A., Terai, M., Ishizaki, K., Suetsugu, N., Tsuboi, H., Nishihama, R., Yamato, K.T., Wada, M., and Kohchi, T.
  • 雑誌名: Plant Physiol. 巻: 166 号: 1 ページ: 411-427
  • DOI: 10.1104/pp.114.245100
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Co-option of a photoperiodic growth-phase transition system during land plant evolution. (2014)
  • 著者名/発表者名: Akane Kubota, Shogo Kita, Kimitsune Ishizaki, Ryuichi Nishihama, Katsuyuki T. Yamato, Takayuki Kohchi
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 5 : 3668 号: 1 ページ: 3668-3668
  • DOI: 10.1038/ncomms4668
  • 査読あり
• [雑誌論文] Comparison of the MpEF1α and CaMV35 promoters for application in Marchantia polymorpha overexpression studies (2014)
  • 著者名/発表者名: Althoff, F., Kopischke, S., Zobell, O., Ide, K., Ishizaki, K., Kohchi, T. and Zachgo, S.
  • 雑誌名: Transgenic Research 巻: 23 号: 2 ページ: 235-244
  • DOI: 10.1007/s11248-013-9746-z
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Essential role of the E3 ubiquitin ligase NOPPERABO1 in schizogenous intercellular space formation in the liverwort Marchantia polymorpha. (2013)
  • 著者名/発表者名: Ishizaki, K., Mizutani, M., Shimamura, M., Masuda, A., Nishihama, R. and Kohchi, T.
  • 雑誌名: The Plant Cell 巻: 25 ページ: 4075-4084
  • 査読あり
• [雑誌論文] Subfunctionalization of sigma factors during the evolution of land plants based on mutant analysis of liverwort (Marchantia polymorpha L.) MpSIG1. (2013)
  • 著者名/発表者名: Ueda, M., Takami, T., Peng, L., Ishizaki, K., Kohchi, T., Shikanai, T. and Nishimura, Y.
  • 雑誌名: Genome Biology and Evolution 巻: 5 号: 10 ページ: 1836-1848
  • DOI: 10.1093/gbe/evt137
  • NAID: 120005373074
  • 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
  • 査読あり
• [雑誌論文] Homologous recombination-mediated gene targeting in the liverwort Marchantia polymorpha L. (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Ishizaki
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 3 号: 1 ページ: 1532-1532
  • DOI: 10.1038/srep01532
  • 査読あり
• [学会発表] Vegetative propagation: development of asexual progenies from vegetative tissue (2015)
  • 著者名/発表者名: Kimitsune Ishizaki
  • 学会等名: 第56回日本植物生理学会年会 シンポジウム
  • 発表場所: 東京農業大学・世田谷キャンパス
  • 年月日: 2015-03-16 – 2015-03-18
  • 招待講演
• [学会発表] R2R3－MYB型転写因子GCAM1は苔類ゼニゴケの杯状体形成を制御する (2015)
  • 著者名/発表者名: 塚本成幸、菅谷友美、大和勝幸、西浜竜一、久保浩義、七條千津子、深城英弘、三村徹郎、河内孝之、石崎公庸
  • 学会等名: 第56回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 東京農業大学・世田谷キャンパス
  • 年月日: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [学会発表] ゼニゴケにおける杯状体形成関連遺伝子GEMMA-CUP ASSOCIATED MYB 2の解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 高見英幸、塚本成幸、増田晃秀、七條千津子、深城英弘、三村徹郎、河内孝之
  • 学会等名: 第56回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 東京農業大学・世田谷キャンパス
  • 年月日: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [学会発表] 無性芽形成異常変異体karappo2における変異原因遺伝子の同定 (2015)
  • 著者名/発表者名: 樋渡琢真、山口勝司、重信秀治、澤進一郎、深城英弘、三村徹郎、河内孝之、石崎公庸
  • 学会等名: 第56回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 東京農業大学・世田谷キャンパス
  • 年月日: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [学会発表] ゼニゴケから見えてきた栄養繁殖と腋芽発生の共通制御メカニズム (2014)
  • 著者名/発表者名: 石崎公庸
  • 学会等名: 日本植物学会第78回大会 シンポジウム
  • 発表場所: 明治大学・生田キャンパス
  • 年月日: 2014-09-12 – 2014-09-14
  • 招待講演
• [学会発表] ゼニゴケの栄養繁殖器官で発現するR2R3型MYB遺伝子の単離と機能解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 塚本成幸、菅谷友美、大和勝幸、山口勝司、重信秀治、西浜竜一、七條千津子、久保浩義、河内孝之、深城英弘、三村徹郎、石崎公庸
  • 学会等名: 日本植物学会第78回大会
  • 発表場所: 明治大学・生田キャンパス
  • 年月日: 2014-09-12 – 2014-09-14
• [学会発表] コケ植物配偶体における器官発生の分子遺伝学 (2014)
  • 著者名/発表者名: 石崎公庸
  • 学会等名: イネ遺伝学・分子生物学ワークショップ2014
  • 発表場所: 東京大学弥生講堂一条ホール
  • 年月日: 2014-07-11 – 2014-07-12
  • 招待講演
• [学会発表] コケ植物における無性芽の発生と休眠 (2014)
  • 著者名/発表者名: 石崎公庸
  • 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 五福キャンパス
  • 招待講演
• [学会発表] ゼニゴケ気室の発生初期段階ではNOPPERABO1のE3ユビキチンリガーゼ活性が必須である (2014)
  • 著者名/発表者名: 水谷未耶、石崎公庸、増田晃秀、嶋村正樹、西浜竜一、河内孝之
  • 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 五福キャンパス
• [学会発表] Gemma and gemma-cup development in Marchantia polymorpha (2013)
  • 著者名/発表者名: Kimitsune Ishizaki
  • 学会等名: International Marchantia Workshop 2013
  • 発表場所: Buln Buln Cabins, Victoria, Australia
• [備考] 神戸大学大学院理学研究科 石崎研究室ウェブサイト PUBLICATION
  • URL: http://www.research.kobe-u.ac.jp/fsci-ishizaki/publication.html