低温シグナル伝達因子ICE1の調節及びカルシウムチャネルによる低温感覚機構

• 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: 25120703
• 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: 筑波大学
• 研究代表者: 三浦 謙治 筑波大学, 生命環境系, 准教授 (00507949)
• 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: 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: 転写因子ICE1 / 低温シグナル伝達 / 低温ストレス応答 / カルモジュリン様タンパク質 / リン酸化 / カルシウムチャネル

研究実績の概要

低温シグナルにおいてMYC型転写因子ICE1は既知の最上位に位置する転写因子である。本研究ではICE1の調節機構を明らかにするため、低温刺激によって放出されるカルシウムをどのように認識してICE1を活性化するか、ICE1の活性化にはどのような因子が関わっているかを明らかにする目的で研究を行った。これまでの研究からICE1はカルモジュリン様タンパク質(CML)と相互作用することが明らかになっているので、この因子の解析を行った。
カルシウムの認識に関して、シロイヌナズナに50種類あるCMLの中で、CML10及びCML12が低温依存的に相互作用が強まることが明らかとなった。また、ICE1内にカルモジュリン認識配列を調べたところ、1か所存在し、変異を導入したICE1(4RE)を用いたところ、CML10とは相互作用が見られたが、CML12では相互作用が見られなかった。このことから、ICE1はカルモジュリン認識配列付近でCMLと相互作用していることが示唆された。cml12変異体では低温感受性が見られなかったが、CML10, 12をノックダウンするRNAi体では低温感受性が見られたことから、CML10, 12ともに必要であることが明らかとなった。CML10とCML12は隣同士であるため、掛け合わせによる二重変異体の作出は無理である。そこで、CML10を認識するguideRNAをもち、CRISPR/Cas9を植物体内で発現させるためのバイナリ―ベクターを構築した。この遺伝子をcml12に導入して、二重変異体の作出を行っている。
カルシウムの流入に関わると考えていたMCAに関して、再度発現解析を行ったが、mca1 mca2二重変異体ではDREB1や低温誘導性遺伝子の発現に変化が見られなかった。ただし、低温感受性を示したことから、MCAがDREB1経路の制御に関わっていないことが示唆された。

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] XTH20 and XTH19 regulated by ANAC071 under auxin flow are involved in cell proliferation in incised Arabidopsis inflorescence stems (2014)
  • 著者名/発表者名: Pitaksaringkarn, W., Matsuoka, K., Asahina, M., Miura, K., Sage-Ono, K., Ono, M., Yokoyama, R., Nishitani, K., Ishii, T., Iwai, H., Satoh, S.
  • 雑誌名: Plant Journal 巻: 80 号: 4 ページ: 604-614
  • DOI: 10.1111/tpj.12654
  • NAID: 120007136554
  • 査読あり
• [雑誌論文] Raphanusanin-mediated resistance to pathogens is light dependent in radish and Arabidosis thaliana. (2014)
  • 著者名/発表者名: Moehninsi, Miura, K., Yamada, K., Shigemori, H.
  • 雑誌名: Planta 巻: 240 号: 3 ページ: 513-524
  • DOI: 10.1007/s00425-014-2103-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Overexpression of <i>SIZ1</i> enhances tolerance to cold and salt stresses and attenuates response to abscisic acid in <i>Arabidopsis thaliana</i> (2014)
  • 著者名/発表者名: Miura, K., Nozawa, R.
  • 雑誌名: Ｐｌａｎｔ Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 巻: 31 号: 2 ページ: 167-172
  • DOI: 10.5511/plantbiotechnology.14.0109a
  • NAID: 130003391371
  • ISSN: 1342-4580, 1347-6114
  • 査読あり
• [雑誌論文] Accumulation of endogenous salicylic acid confers drought tolerance to Arabidopsis. (2014)
  • 著者名/発表者名: Okuma, E., Nozawa, R., Murata, Y.*, & Miura, K.
  • 雑誌名: Plant Signal. Behav 巻: 9 号: 3 ページ: e28085-e28085
  • DOI: 10.4161/psb.28085
  • 査読あり
• [雑誌論文] Regulation of water, salinity, and cold stress responses by salicylic acid. (2014)
  • 著者名/発表者名: Miura, K., Tada, Y.
  • 雑誌名: Frontiers Plant Sci 巻: 5(4) ページ: 1-12
  • DOI: 10.3389/fpls.2014.00004
• [雑誌論文] ICE1, a transcription factor involved in cold signaling and tolerance. (2013)
  • 著者名/発表者名: Miura, K.
  • 雑誌名: Plant and Microbe Adaptations to Cold in a Changing World 巻: なし ページ: 189-196
  • DOI: 10.1007/978-1-4614-8253-6_16
  • ISBN: 9781461482529, 9781461482536
• [学会発表] ICE1相互作用因子MYCタンパク質による負の低温シグナル調節 (2015)
  • 著者名/発表者名: 太田賢、佐藤愛子、野澤理恵子、Jian-Kang Zhu、三浦謙治
  • 学会等名: 第５６回日本植物生理学会
  • 発表場所: 東京農業大学（東京都世田谷区）
  • 年月日: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [学会発表] Calmodulin-like protein, an interactor of ICE1, for cold signaling and tolerance (2015)
  • 著者名/発表者名: Kenji Miura, Hayato Shiba, Rieko Nozawa, Machiko Nakazawa
  • 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（東京都江東区）
  • 年月日: 2015-03-13 – 2015-03-15
• [学会発表] Accumulation of endogenous salicylic acid confers drought tolerance to Arabidopsis
  • 著者名/発表者名: Eiji Okuma, Hiroyuki Okamoto, Hayato Shiba, Hiroshi Kamada, Paul M. Hasegawa, Kenji Miura, Yoshiyuki Murata
  • 学会等名: Keystone Symposia, Plant Signaling: Dynamic Properties
  • 発表場所: Beaver Run Resort, Colorado, USA
• [学会発表] 基礎から応用へのつなぎとして ～筑波大学遺伝子実験センター共同研究拠点における研究状況～
  • 著者名/発表者名: 三浦謙治
  • 学会等名: 生物系３共同研究拠点合同シンポジウム
  • 発表場所: 岡山大学生物資源研究所
• [学会発表] 低温シグナル伝達因子ICE1と相互作用するカルモジュリン様タンパク質の解析
  • 著者名/発表者名: 三浦謙治、芝勇人、中澤真知子、Jian-Kang Zhu
  • 学会等名: 第５５回日本植物生理学会
  • 発表場所: 富山大学
• [図書] 新しい植物育種技術を理解しよう NBT(new plant breeding techniques) （江面浩・大澤良編著） (2013)
  • 著者名/発表者名: 三浦謙治（第４章）及び岡部佳弘、三浦謙治（第９章）
  • 総ページ数: 113
  • 出版者: 国際文献社
• [備考] 三浦グループのページ
  • URL: http://www.gene.tsukuba.ac.jp/~kmiura/
• [備考] 植物の環境感覚
  • URL: http://esplant.net/index.html
• [備考] 植物細胞分子生物学会奨励賞
  • URL: http://www.jspcmb.jp/society/sub02_3.html
• [備考] 三浦グループのページ
  • URL: http://www.gene.tsukuba.ac.jp/~kmiura/
• [備考] 植物の環境感覚
  • URL: http://esplant.net/achievement/group/miura.html