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シロイヌナズナの機械刺激受容体の構造と機能

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 25120708
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
研究機関東京学芸大学

研究代表者

飯田 秀利  東京学芸大学, 教育学部, 教授 (70124435)

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
16,380千円 (直接経費: 12,600千円、間接経費: 3,780千円)
2014年度: 8,190千円 (直接経費: 6,300千円、間接経費: 1,890千円)
2013年度: 8,190千円 (直接経費: 6,300千円、間接経費: 1,890千円)
キーワード機械受容チャネル / 機械刺激 / 接触刺激 / 低浸透圧刺激 / Ca2+チャネル / 立体構造 / 単粒子解析 / 低温電子顕微鏡 / 根の伸長 / 低温ストレス
研究実績の概要

1.MCA1のCa2+透過性機械受容チャネルとしての機能を調べる目的の一環として、これまで低浸透圧刺激後の [Ca2+]cytの変化を、イクオリンをプローブとして、MCA1高発現株と野生株の芽生えについて調べてきた。今年度は、新たに同じ方法を使ってMCA2ついて調べた。その結果、MCA2高発現株の芽生えではMCA1高発現株の芽生えと同様に、野生株の芽生えよりも低浸透圧刺激後の[Ca2+]cytの上昇が2~3倍ほど高かった。この上昇は、低浸透圧溶液に20 mM EGTA、1 mM GdCl3、または1 mM LaCl3を共存させることにより完全に阻害された。したがって、MCA1とMCA2は低浸透圧刺激を感受して細胞外からCa2+を流入させるはたらきをもつことが明らかになった。
2.MCA1とMCA2がCa2+透過性機械受容チャネルとして機能することから、両者の遺伝子は機械刺激を受けると発現が誘導される可能性が考えられる。そこで、MCA1-promoter::GUS発現株とMCA2-promoter::GUS発現株を使って、以下の3つの条件下で暗所4日間生育させた:①シュートが何にも接触しないで生育、②縦置き寒天培地の表面をシュート全体が寒天培地に接触しながら生育、および③シュートが成長してシャーレのふたに接触するように生育。これらの植物体をGUS染色して観察した結果、MCA1は、「①接触なし」の条件下ではシュートで発現しなかったが、「②全体の接触」の条件下では子葉全体と胚軸上部で発現し、「③子葉の接触」の条件下では子葉の上部と胚軸の上部で発現することが確認された。一方、MCA2は、「①接触なし」の条件下では子葉全体で発現したが、「②全体の接触」の条件下では子葉全体と胚軸全体で発現し、「③子葉の接触」の条件下では子葉全体と胚軸のほぼ上半分で発現することが確認された。

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。

報告書

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

    (19件)

すべて 2015 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 6件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (10件) (うち招待講演 3件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Mugifumi, a beneficial farm work of adding mechanical stress by treading to wheat and barley seedlings2014

    • 著者名/発表者名
      H. Iida
    • 雑誌名

      Front. Plant Sci.

      巻: 5 ページ: 1-3

    • DOI

      10.3389/fpls.2014.00453

    • 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] Structural Characterization of the Mechanosensitive Channel Candidate MCA2 from <i>Arabidopsis thaliana<i>2014

    • 著者名/発表者名
      Shigematsu, H., Iida, K., Nakano, M., Chaudhuri, P., Iida, H.*, and Nagayama, K.* *Co- corresponding author
    • 雑誌名

      PLOS ONE

      巻: 9 号: 1 ページ: e87724-e87724

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0087724

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mechanosensitive channels are activated by stress in the actin stress fibers, which could be involved in gravity sensing in plants2014

    • 著者名/発表者名
      Hitoshi Tatsumi, Takuya Furuichi, Masataka Nakano, Masatsugu Toyota, Kimihide Hayakawa, Masahiro Sokabe, and Hidetoshi Iida
    • 雑誌名

      Plant Biology

      巻: 16(Suppl. 1) 号: s1 ページ: 18-22

    • DOI

      10.1111/plb.12095

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] New candidates for mechano-sensitive channels potentially2014

    • 著者名/発表者名
      H. Iida, T. Furuichi, M. Nakano, M. Toyota, M. Sokabe & H. Tatsumi
    • 雑誌名

      Plant Biology

      巻: 16(Suppl. 1) 号: s1 ページ: 39-42

    • DOI

      10.1111/plb.12044

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Hyperactive and hypoactive mutations in Cch1, a yeast homologue of the voltage-gated calcium-channel pore-forming subunit.2013

    • 著者名/発表者名
      Teng, J., Iida, K., Imai, A., Nakano, M., Tada, T., and Iida, H.
    • 雑誌名

      Microbiology

      巻: 159 号: Pt_5 ページ: 970-979

    • DOI

      10.1099/mic.0.064030-0

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electrophysiological characterization of the mechanosensitive channel MscCG in Corynebacterium glutamicum.2013

    • 著者名/発表者名
      Nakayama, Y.*, Yoshimura, K., and Iida, H.* *Co- corresponding author
    • 雑誌名

      Biophys. J.

      巻: 105 号: 6 ページ: 1366-1375

    • DOI

      10.1016/j.bpj.2013.06.054

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 「明らかになった機械受容チャネルの新しいはたらき」2013

    • 著者名/発表者名
      .飯田秀利、中山義敬
    • 雑誌名

      新学術領域研究「植物の環境感覚:刺激受容から細胞応答まで」News Letter “Perspective Plants”

      巻: 5 ページ: 13-13

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] シロイヌナズナにおいて新規に発見された重力刺激応答性細胞内Ca2上昇2015

    • 著者名/発表者名
      中野正貴、 古市卓也、曽我部正博、飯田秀利、辰巳仁史
    • 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(東京都世田谷区)
    • 年月日
      2015-03-18
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Mechanisms of mechano-sensing in plants.2015

    • 著者名/発表者名
      Iida, H.
    • 学会等名
      The 2nd Internationag Simposium on Plant Environmental Sensing
    • 発表場所
      産業技術総合研究所(東京都江東区)
    • 年月日
      2015-03-13
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 植物の低温シグナル伝達におけるカルシウムイオンの役割に関する分子機構の解明2015

    • 著者名/発表者名
      飯田 秀利
    • 学会等名
      形質転換植物デザインデザイン研究拠点 平成26年度 成果報告会
    • 発表場所
      筑波大学春日キャンパス(茨城県つくば市)
    • 年月日
      2015-02-27
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] シロイヌナズナの成長に伴うCa2+透過性機械受容チャネル候補遺伝子MCA1とMCA2</i>の時空間的発現変化2014

    • 著者名/発表者名
      窪田美樹、森研堂、中野正貴、岩元明敏、飯田秀利
    • 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(神奈川県川崎市)
    • 年月日
      2014-09-12
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] シロイヌナズナの機械受容チャネルMCA2を欠損した株の新たな表現型2014

    • 著者名/発表者名
      中野正貴、 鮫島梨花、飯田秀利
    • 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(富山市)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 細胞内オルガネラ膜ではたらく機械受容チャネル(招待講演)2013

    • 著者名/発表者名
      中山 義敬、飯田 秀利
    • 学会等名
      第8回トランスポーター研究会年会
    • 発表場所
      熊本大学(熊本市)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 分裂酵母の低浸透圧ショック後の生存にはたらく細胞内機械受容チャネル2013

    • 著者名/発表者名
      中山 義敬、平田 愛子、飯田 秀利
    • 学会等名
      酵母遺伝学フォーラム第46回研究報告会
    • 発表場所
      東北学院大学(仙台市)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] “Exploring calcium-permeable mechanosensitive channels in plants”(招待講演)2013

    • 著者名/発表者名
      飯田 秀利
    • 学会等名
      The Italy in Japan 2013 Workshop on Methods for the Investigation of Ion transport Machinery in Biological Membranes.
    • 発表場所
      イタリア文化会館(東京都千代田区)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 「生命科学において教養とは何か」(招待講演)2013

    • 著者名/発表者名
      飯田 秀利
    • 学会等名
      KOMEX自然科学高度化部門シンポジウム「教養としての生命科学」
    • 発表場所
      東京大学駒場キャンパス(東京都目黒区)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] フェムト秒レーザー誘起衝撃力による分裂酵母細胞のカルシウムイオン応答の個別解析2013

    • 著者名/発表者名
      重政彰徳、中山義敬、飯野敬矩、飯田秀利、細川陽一郎
    • 学会等名
      第51回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      国立京都国際会館
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [備考] 飯田秀利研究室ホームページ

    • URL

      http://www.u-gakugei.ac.jp/~iida/

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [備考] 東京学芸大学生命科学分野飯田秀利研究室

    • URL

      http://www.u-gakugei.ac.jp/~iida/

    • 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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