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CPD光回復酵素の発現制御・局在・構造変異をモデルとした植物の紫外線環境感覚研究

公募研究

研究領域植物の環境感覚:刺激受容から細胞応答まで
研究課題/領域番号 25120702
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
研究機関東北大学

研究代表者

日出間 純  東北大学, 生命科学研究科, 准教授 (20250855)

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 *注記
9,360千円 (直接経費: 7,200千円、間接経費: 2,160千円)
2014年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2013年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
キーワード紫外線UVB / 光回復酵素 / UVBシグナル伝達 / UVR8 / 細胞内局在 / シロイヌナズナ / イネ / オルガネラ移行シグナル / CPD光回復酵素 / 植物 / triple targeting protein / クリプトクロム
研究実績の概要

1.「CPD光回復酵素遺伝子(PHR)のUVB発現誘導」:イネとシロイヌナズナにおける、CPD光回復酵素(PHR)のUVBによる発現誘導メカニズムに着目した解析を進めた。(1)シロイヌナズナにおいては、UVBおよびUVA/blueによって強く発現が誘導されることを見出した。そして、uvr8, amiR-uvr8cry1cry2, cry1cry2, cry1cry2phyAphyB, cop1, hy5, hyh等の変異体を材料に発現誘導機構を解析した結果、AtPHRは主にUVR8とCryに依存したシグナル伝達系を介して誘導されるが、UVBに対しては、UVR8非依存的に誘導されるシグナル系も有していることを見出した。そしてこのUVR8非依存的に誘導されるシグナル系は、UVBによって誘発されたCPD量とリンクして機能していることを見出した(Li et al. 投稿中)。(2)イネにおいてもOsPHRは、UVBによって発現誘導されるものの、イネにはUVR8ホモログが2つ存在した。そこで、各々、または両者のUVR8の発現を抑制組換え体イネを作製し解析した結果、イネでは各々のUVR8が生体内で機能し、OsPHRの発現を制御していることを明らかにした。
2.「CPD光回復酵素のオルガネラ移行メカニズムとUVB適応戦略機構」:OsPHRの葉緑体移行シグナルは、N末端領域に存在する可能性を見出した。また、核、葉緑体、ミトコンドリアの各オルガネラでのみ機能し得る組換え体を作製し、オルガネラでのDNA修復とUVB抵抗性との関連を解析した結果、どの組換え体もPHRを欠失した変異体と比較してUVB抵抗性を示した。すなわち、植物は全てのオルガネラにPHRを移行する機能を獲得することで、UVB障害を防御する機構を獲得したと考えられた。

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。

報告書

(2件)
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (29件)

すべて 2015 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (10件) (うち査読あり 10件、 謝辞記載あり 4件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (16件) (うち招待講演 4件) 備考 (3件)

  • [雑誌論文] Establishment of monitoring methods for autophagy in rice reveals autophagic recycling of chloroplasts and root plastids during energy limitation.2015

    • 著者名/発表者名
      Izumi M, Hidema J, Wada S, Kondo E, Kurusu T, Kuchitsu K, Makino A, Ishida H.
    • 雑誌名

      Plant Physiology

      巻: 169 号: 4 ページ: 1307-1320

    • DOI

      10.1104/pp.114.254078

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Overexpression of rice OsREX1-S, encoding a putative component of the core general transcription and DNA repair factor IIH, renders plant cells tolerant to cadmium- and UV-induced damage by enhancing DNA excision repair2014

    • 著者名/発表者名
      Shuta Kunihiro, 他8名
    • 雑誌名

      Planta

      巻: 239 号: 5 ページ: 1101-1111

    • DOI

      10.1007/s00425-014-2042-1

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書 2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Is UV-induced DNA damage greater at higher elevation?2014

    • 著者名/発表者名
      Wang QW, Hidema J, Hikosaka K
    • 雑誌名

      Am J Bot.

      巻: 101 号: 5 ページ: 796-802

    • DOI

      10.3732/ajb.1400010

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Transport of rice cyclobutane pyrimidine dimer (CPD) photolyase into mitochondria relies on a targeting sequence located in its C-terminal internal region.2014

    • 著者名/発表者名
      Takahashi S, Teranishi M, Izumi M, Takahashi M, Takahashi F and Hidema J.
    • 雑誌名

      The Plant Journal

      巻: 79 号: 6 ページ: 951-963

    • DOI

      10.1111/tpj.12598

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Identification of a phosphorylation site in cyclobutane pyrimidine dimer photolyase of rice.2013

    • 著者名/発表者名
      Teranishi M, Nakamura K, Furukawa H and Hidema J.
    • 雑誌名

      Plant Physiology and Biochemistry

      巻: 63 ページ: 24-29

    • DOI

      10.1016/j.plaphy.2012.11.003

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Isolation of a novel UVB-tolerant rice mutant obtained by exposure to carbon-ion beams.2013

    • 著者名/発表者名
      Takano N, Takahashi Y, Yamamoto M, Teranishi M, Yamagushi H, Sakamoto AN, Hase Y, Fujisawa H, Wu J, Matsumoto T, Toki S, Hidema J.
    • 雑誌名

      J Radiat Res.

      巻: 54 ページ: 637-648

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Autophagy contributes to nighttime energy availability for growth in Arabidopsis.2013

    • 著者名/発表者名
      Izumi M, Hidema J, Makino A, Ishida H
    • 雑誌名

      Plant Physiology

      巻: 161 号: 4 ページ: 1682-1693

    • DOI

      10.1104/pp.113.215632

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mutational effects of γ-rays and carbon ion beams in Arabidopsis seedlings2013

    • 著者名/発表者名
      Ryouhei Yoshihara
    • 雑誌名

      Journal of Radiation Research

      巻: 印刷中 号: 6 ページ: 1050-1056

    • DOI

      10.1093/jrr/rrt074

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Deficiency of autophagy leads to significant changes of metabolic profiles in Arabidopsis.2013

    • 著者名/発表者名
      Izumi M, Hidema J, Ishida H
    • 雑誌名

      Plant Signaling & Behavior

      巻: 8 号: 8 ページ: 443-443

    • DOI

      10.4161/psb.25023

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 高等植物の紫外線(UVB)耐性機構と太陽紫外線影響2013

    • 著者名/発表者名
      日出間純
    • 雑誌名

      太陽紫外線防御研究委員会学術報告

      巻: 23 ページ: 7-12

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Gene expression of CPD photolyase is primarily mediated by UVR8- and cryptochrome-dependent pathways in de-etiolated Arabidopsis seedlings2015

    • 著者名/発表者名
      Nan Li, Mika Teranishi, Tomonao Matsushita, Masaaki Watahiki, Tomohiko Tsuge, Jun Hidema
    • 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
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Establishment of monitoring methods for autophagy in rice reveals autophagic recycling of chloroplasts and root plastids during energy limitation2015

    • 著者名/発表者名
      Masanori Izumi, Jun Hidema, Shinya Wada, Eri Kondo, Takamitsu Kurusu, Kazuyuki Kuchitsu, Amane Makino, Hideyuki Ishida
    • 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
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] シロイヌナズナにおけるクロロファジーの誘導要因の解析2015

    • 著者名/発表者名
      中村咲耶、泉正範、石田宏幸、坂本亘、日出間純
    • 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
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Plant UVB-environmental sensing; UVB-induction and –response of CPD photolyase2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Goto, I. Takahashi, T. Kometani, K. Miura, M. Izumi, M. Teranishi, and J. Hidema
    • 学会等名
      The 2nd International Symposium on Plant Environmental Sensing
    • 発表場所
      産業技術総合研究所 臨海副都心センター
    • 年月日
      2015-03-13 – 2015-03-15
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] UVB inducible expression of AtPHR by UVR8-independent pathway was linked to CPD levels in de-etiolated Arabidopsis seedlings2015

    • 著者名/発表者名
      N. Li, M. Teranishi, T. Matsushita, M. Watahiki, T. Tsuge, and J. Hidema
    • 学会等名
      The 2nd International Symposium on Plant Environmental Sensing
    • 発表場所
      産業技術総合研究所 臨海副都心センター
    • 年月日
      2015-03-13 – 2015-03-15
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] シロイヌナズナの紫外線障害時に誘導されるオートファジーによる葉緑体分解2014

    • 著者名/発表者名
      泉正範、石田宏幸、牧野周、日出間純
    • 学会等名
      日本宇宙生物科学会第28回大会
    • 発表場所
      大阪府立大学
    • 年月日
      2014-09-22 – 2014-09-23
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] シロイヌナズナの紫外線障害時におけるCPD光回復酵素とオートファジーの重要性評価2014

    • 著者名/発表者名
      中村咲耶、泉正範、日出間純
    • 学会等名
      日本宇宙生物科学会第28回大会
    • 発表場所
      大阪府立大学
    • 年月日
      2014-09-22 – 2014-09-23
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 基部陸上植物ゼニゴケの太陽放射線応答に関する研究2014

    • 著者名/発表者名
      一條拓巳、寺西美佳、三岡周子、西浜竜一、河内孝之、日出間純
    • 学会等名
      日本宇宙生物科学会第28回大会
    • 発表場所
      大阪府立大学
    • 年月日
      2014-09-22 – 2014-09-23
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Plant UVB-environmental sensing; UVB-induction and –response of CPD photolyase2014

    • 著者名/発表者名
      Jun Hidema
    • 学会等名
      International Symposium “The cutting edge of photoresponse mechanisms: photoreceptor and signaling mechanism”, in the 78th Annual Meeting of the Botanical Society of Japan
    • 発表場所
      Kanagawa, Japan.
    • 年月日
      2014-09-12 – 2014-09-14
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] イネのtriple-targeting CPD 光回復酵素のミトコンドリア移行シグナル配列に関する研究2014

    • 著者名/発表者名
      高橋さやか、寺西美佳、高橋正明、高橋文雄、日出間純
    • 学会等名
      第55回日本植物生理学会年会
    • 発表場所
      富山
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Autophagy for photodamaged chloroplast in Arabidopsis2014

    • 著者名/発表者名
      Masanori Izumi, Hiroyuki Ishida, Amane Makino, Jun Hidema
    • 学会等名
      第55回日本植物生理学会年会
    • 発表場所
      富山
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 紫外線UVBがウキクサのフロンド発生に及ぼす影響2014

    • 著者名/発表者名
      顔暁露、長谷部大樹、日出間純
    • 学会等名
      第55回日本植物生理学会年会
    • 発表場所
      富山
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Light (UV, blue, and red) regulated gene expression of CPD photolyase in Arabidopsis2013

    • 著者名/発表者名
      Nan Li, Mika Teranishi, Jun Hidema
    • 学会等名
      The 6th Asia & Oceania Congerence on Photobiology
    • 発表場所
      Sydney, Autralia
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Identification of putative mitochondrion and nucleus targeting sequences of triple-targeted CPD photolyase protein of rice plant2013

    • 著者名/発表者名
      Jun Hidema
    • 学会等名
      The 6th Asia & Oceania Congerence on Photobiology
    • 発表場所
      Sydney, Autralia
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] UVB-induced DNA damage repair enzyme (CPD photolyase) and UVB resistance in plant2013

    • 著者名/発表者名
      Jun Hidema
    • 学会等名
      第51回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      Kyoto, Japan
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] UVストレスとうまく付き合う植物の仕組みを利用する2013

    • 著者名/発表者名
      日出間純
    • 学会等名
      第13回RIBSバイオサイエンスシンポジウム&日本光合成学会公開講座
    • 発表場所
      岡山
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [備考] 東北大学大学院生命科学研究科ゲノム継承システム分野

    • URL

      http://www.ige.tohoku.ac.jp/genome/index.htm

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [備考] 植物の環境感覚:刺激感覚から細胞応答まで

    • URL

      http://esplant.net/index.html

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [備考] 東北大学大学院生命科学研究科ゲノム継承システム分野

    • URL

      http://www.ige.tohoku.ac.jp/genome/index.htm

    • 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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