植物の環境感覚：刺激受容から細胞応答まで

2013 年度 実績報告書

• 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: 22120001
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 長谷 あきら 京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (40183082)
• 研究分担者: 西村 幹夫 基礎生物学研究所, 大学共同利用機関等の部局等, 名誉教授 (80093061)
• 研究期間 (年度): 2010-06-23 – 2015-03-31
• キーワード: 植物細胞 / 環境感覚 / ポストゲノム / 細胞微細解析

研究概要

植物は、移動可能な動物と比較して、より過酷な光、温度、水分などの環境の変化にさらされているが、特殊化した感覚器官を発達させることなく巧みにこれに対応している。本領域では、植物環境応答分野、植物細胞生物学分野、細胞解析技術分野などの研究者が緊密に連携し、植物細胞に対する新規技術を開発するとともに、これをいちはやく実際の研究に応用し、植物科学分野における全く新しい研究領域を切り拓く。この目的に従い、領域としての活動を統括するために総括班を置いた。
総括班では、昨年度に引き続き、異分野の研究者による共同研究が円滑に進行するよう、計画研究の各班の研究内容、実験材料、技術などについて、相互理解のための場を様々な形で提供した。特に公募研究については、領域の目標達成に向けた意思の統一を図るとともに、実際の共同研究が円滑に進行するよう環境整備に努めた。また、A03班の成果を公募研班への普及を進めるため、質量顕微鏡および一細胞遺伝子発現計測について、班員を対象とするワークショップを開催した。
また、計画班を中心に技術開発のための植物材料供給を行った。さらに、班員全体を対象に、トランスクリプトーム、プロテオーム、メタボローム、イメージング技術支援のためのサービスを行った。会議等については、研究の進捗状況を定期的に確認し情報を交換するための班会議を２回、大学院生を含む若手の研究交流の場として合宿形式の若手の会を１回、開催した。また、ニュースレター、ホームページを通じて、新しい技術手法の応用可能性を広く植物科学分野に衆知させた。さらに、国内学会の開催に合わせてシンポジウムを複数回開催した。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

交付申請書にある以下の項目については、概ね目的が達成されたと考えている。（１）班会議、若手の会などの開催。（２）新技術の班員への普及と研究支援。（３）ホームページ、ニュースレターを利用した領域内外への情報発信。（４）領域内外の研究者に向けたシンポジウム等の開催。特に（２）については、昨年度に引き続き技術系ワークショップを開催し、班員から好評を得た。現在、新技術の方法や応用例に関する原著論文を、それぞれの技術について準備中であり、来年度にはそれらが専門誌に掲載されることが期待される。また、領域内では、これらの技術に関わるものも含めて100を超える共同研究が進行中であり、最終年に向けて様々な成果が期待される。ただし、領域内連携に直接関連する成果の論文発表については遅れが見られるので、論文発表を強く支援し促す必要がある。また、開発が進んだ技術を関連分野全体に還元すべく、領域外への情報発信についてもさらに努める必要がある。

今後の研究の推進方策

領域の活動もいよいよ来年は最終年度を迎える。これまでの活動により、新技術開発に一定の目処がたち、領域内の共同研究も活発化することができたと自負している。研究をまとめるにあたっては、当初の計画に従った活動を進めつつ、班会議での議論などを通じて分野の将来像を明確化し、領域としての研究の収斂を図りたい。特に、この領域を特徴付けている新技術については、班会議や分科会などを開催し、領域内の連携体制を十二分に活用しつつ、応用研究の発展を引き続き図る。また、これらの成果を当該分野に還元すべく、領域外への情報発信に努める。このための第一の方法として、新技術の開発と応用に関する原著論文の発表を強く促し、必要なサポートをする。これを具現化する活動の一つとして、学会誌等と連携して領域の活動に関する特集号を刊行することを検討する。また、ホームページ、ニュースレター、シンポジウムなどに加え、当初より共同運営しているオルガネラ・データベースなども活用し、新技術の開発状況について領域外へ強力に情報発信する。さらに、最終年度であることを勘案し、年度末には海外から講演者を招待し国際シンポジウムを開催する。

研究成果

• [雑誌論文] Highly oxidized peroxisomes are selectively degraded via autophagy in Arabidopsis. (2014)
  • 著者名/発表者名: Shibata M, Oikawa K, Yoshimoto K, Kondo M, Mano S, Yamada K, Hayashi M, Sakamoto W, Ohsumi Y, Nishimura M.
  • 雑誌名: Plant Cell 巻: 25 ページ: 4967-4983
  • DOI: 10.1105/tpc.113.116947
  • 査読あり
• [雑誌論文] Arabidopsis mutants affecting oxylipin signaling in photo-oxidative stress responses. (2014)
  • 著者名/発表者名: Satoh M, Tokaji Y, Nagano AJ, Hara-Nishimura I, Hayashi M, Nishimura M, Ohta H6, Masuda S
  • 雑誌名: Plant Physiol. Biochem. 巻: in press ページ: in press
  • DOI: 10.1016/j.plaphy.2013.11.023
  • 査読あり
• [雑誌論文] Organ-specific quality control of plant peroxisomes is mediated by autophagy. (2014)
  • 著者名/発表者名: Yoshimoto K, Shibata M, Kondo M, Oikawa K, Sato M, Toyooka K, Shirasu K, Nishimura M, Ohsumi Y.
  • 雑誌名: J Cell Sci. 巻: 15 ページ: 1161-1168
  • DOI: 10.1242/jcs.139709
  • 査読あり
• [雑誌論文] Chaperone and Protease Functions of LON Protease 2 Modulate the Peroxisomal Transition and Degradation with Autophagy. (2014)
  • 著者名/発表者名: Goto-Yamada S, Mano S, Nakamori C, Kondo M, Yamawaki R, Kato A, Nishimura M.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. 巻: 55 ページ: 482-96
  • DOI: 10.1093/pcp/pcu017
  • 査読あり
• [雑誌論文] Light-induced conformational changes of LOV (Light Oxygen Voltage-sensing domain) 1 and LOV2 relative to the kinase domain and regulation of kinase activity in Chlamydomonas phototropin. (2014)
  • 著者名/発表者名: Okajima, K., Y. Aihara, Y. Takayama, M. Nakajima, S. Kashojiya, T. Hikima, T. Oroguchi, A. Kobayashi, Y. Sekiguchi, M. Yamamoto, T. Suzuki, A. Nagatani, M. Nakasako and S. Tokutomi
  • 雑誌名: J. Biol. Chem 巻: 289 ページ: 413-422
  • DOI: 10.1074/jbc.M113.515403
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Phototropic Response is Locally Regulated Within the Topmost Light-Responsive Region of the Arabidopsis thaliana Seedling. (2014)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto K, Suzuki T, Aihara Y, Haga K, Sakai T, Nagatani A.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. 巻: 55 ページ: 497-506
  • DOI: 10.1093/pcp/pct184
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Plant Organelles Database 3 (PODB3) update 2014: integrating electron micrographs and new options for plant organelle research. (2014)
  • 著者名/発表者名: Mano S, Nakamura T, Kondo M, Miwa T, Nishikawa S, Mimura T, Nagatani A, Nishimura M.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. 巻: 55 ページ: e1
  • DOI: 10.1093/pcp/pct140
  • 査読あり
• [雑誌論文] A dominant mutation in the light-oxygen and voltage2 domain vicinity impairs phototropin1 signaling in tomato. (2014)
  • 著者名/発表者名: Sharma, S., E. Kharshiing, A. Srinivas, K. Zikihara, S. Tokutomi, A. Nagatani, H. Fukuyuma, R. Bodanapu, R. K. Behera, Y. Sreelakshmi and R. Sharma
  • 雑誌名: Plant Physiol. 巻: 164 ページ: 2030-2044
  • DOI: 10.1104/pp.113.232306.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mg-chelatase I subunit 1 and Mg-Protoporphyrin IX methyltransferase affct the stomatal aperture in Arabidopsis thaliana" (2014)
  • 著者名/発表者名: Tomiyama, M., S. Inoue, T. Tsuzuki, M. Soda, S. Morimoto, Y. Okigaki, T. Ohishi, N. Mochizuki, K. Takahashi, and T. Kinoshita
  • 雑誌名: J. Plant Res. 巻: in press ページ: in press
  • DOI: in press
  • 査読あり
• [雑誌論文] The plastidic DEAD-box RNA helicase22, HS3, is essential for plastid function both in seed development and in seedling growth. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kanai, M., M. Hayashi, M. Kondo and M. Nishimura
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol 巻: 54 ページ: 1431-1440
  • DOI: 10.1093/pcp/pct091
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spatiotemporal secretion of PEROXIDASE36 is required for seed coat mucilage extrusion in Arabidopsis. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kunieda T, Shimada T, Kondo M, Nishimura M, Nishitani K, Hara-Nishimura I.
  • 雑誌名: Plant Cell. 巻: 25 ページ: 1355-1367
  • DOI: 10.1105/tpc.113.110072
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pattern dynamics in adaxial-abaxial specific gene expression are modulated by a plastid retrograde signal during Arabidopsis thaliana leaf development. (2013)
  • 著者名/発表者名: Tameshige T, Fujita H, Watanabe K, Toyokura K, Kondo M, Tatematsu K, Matsumoto N, Tsugeki R, Kawaguchi M, Nishimura M, Okada K.
  • 雑誌名: PLoS Genetics 巻: 97 ページ: e1003655
  • DOI: 10.1371/journal.pgen.1003655.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Myosin XI-i links the nuclear membrane to the cytoskeleton to control nuclear movement and shape in Arabidopsis. (2013)
  • 著者名/発表者名: Tamura K, Iwabuchi K, Fukao Y, Kondo M, Okamoto K, Ueda H, Nishimura M, Hara-Nishimura I.
  • 雑誌名: Curr Biol. 巻: 23 ページ: 1776-1781
  • DOI: 10.1016/j.cub.2013.07.035
  • 査読あり
• [雑誌論文] MAG2 and three MAG2-INTERACTING PROTEINs form an ER-localized complex to facilitate storage protein transport in Arabidopsis thaliana. (2013)
  • 著者名/発表者名: Li L, Shimada T, Takahashi H, Koumoto Y, Shirakawa M, Takagi J, Zhao X, Tu B, Jin H, Shen Z, Han B, Jia M, Kondo M, Nishimura M, Hara-Nishimura I
  • 雑誌名: Plant J. 巻: 76 ページ: 781-791
  • DOI: 10.1111/tpj.12347
  • 査読あり
• [雑誌論文] MAIGO5 functions in protein export from Golgi-associated endoplasmic reticulum exit sites in Arabidopsis. (2013)
  • 著者名/発表者名: Takagi J, Renna L, Takahashi H, Koumoto Y, Tamura K, Stefano G, Fukao Y, Kondo M, Nishimura M, Shimada T, Brandizzi F, Hara-Nishimura I.
  • 雑誌名: Plant Cell. 巻: 25 ページ: 4658-4675.
  • DOI: 10.1105/tpc.113.118158
  • 査読あり
• [雑誌論文] Novel proteins interacting with peroxisomal protein receptor PEX7 in Arabidopsis thaliana. (2013)
  • 著者名/発表者名: Cui S, Mano S, Yamada K, Hayashi M, Nishimura M.
  • 雑誌名: Plant Signal Behav. 巻: 8 ページ: e26829
  • DOI: 10.4161/psb.26829.
• [雑誌論文] PHYTOCHROME-DEPENDENT LATE-FLOWERING accelerates flowering through physical interactions with phytochrome B and CONSTANS. (2013)
  • 著者名/発表者名: Endo, M., Y. Tanigawa, T. Murakami, T. Araki and A. Nagatani
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 巻: 110 ページ: 18017-18022
  • DOI: 10.1073/pnas.1310631110
  • 査読あり
• [雑誌論文] Perforated-tape Epidermal Detachment (PED): A simple and rapid method for isolating epidermal peels from specific areas of Arabidopsis leaves (2013)
  • 著者名/発表者名: Harue Ibata, Akira Nagatani, Nobuyoshi Mochizuki
  • 雑誌名: Plant Biotechnology 巻: 30 ページ: 497-502
  • DOI: 10.5511/plantbiotechnology.13.0903b
  • 査読あり
• [学会発表] The Plant Organelles Database (PODB) Version 3: 植物オルガネラデータベースにおける環境応答情報と電子顕微鏡写真を導入した改良 (2014)
  • 著者名/発表者名: 真野昌二 他
  • 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（富山）
  • 年月日: 20140318-20140320
• [学会発表] 光刺激に対する遺伝子発現応答の組織／器官特異性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 長谷あきら 他
  • 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（富山）
  • 年月日: 20140318-20140320
• [学会発表] 青色光受容体photの膜局在メカニズム (2014)
  • 著者名/発表者名: 鈴木友美 他
  • 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（富山）
  • 年月日: 20140318-20140320
• [学会発表] シロイヌナズナ芽生えの脱黄化応答におけるメタボローム解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 小塚俊明 他
  • 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（富山）
  • 年月日: 20140318-20140320
• [学会発表] Analysis of plastid signaling in Marchantia (2014)
  • 著者名/発表者名: 衣幡春映 他
  • 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（富山）
  • 年月日: 20140318-20140320
• [学会発表] クリプトクロムはシロイヌナズナにおける多様な低応答の一端を担う (2014)
  • 著者名/発表者名: 今井裕之 他
  • 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（富山）
  • 年月日: 20140318-20140320
• [学会発表] Spatio-Temporal Regulation of the Shade Avoidance Responses. (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Nagatani
  • 学会等名: International Symposium for "Biodiversity & Evolution" project of Excellent Graduate Schools
  • 発表場所: 京都大学（京都）
  • 年月日: 20131213-20131214
• [学会発表] Dynamics of peroxisomes in Arabidopsis thaliana. (2013)
  • 著者名/発表者名: Nishimura, M.
  • 学会等名: PerFuMe kick-off conference on peroxisome formation, function, metabolism.
  • 発表場所: Hampshire Plaza（オランダ）
  • 年月日: 20131201-20131204
  • 招待講演
• [学会発表] Plant responses to light mediated by phytochrome. (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Nagatani
  • 学会等名: Swiss-Kyoto Symposium
  • 発表場所: ETH Zurich Campus（スイス）
  • 年月日: 20131121-20131122
  • 招待講演
• [学会発表] Application of new technologies to the phytochrome study. (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Nagatani
  • 学会等名: The 6th Asia and Oceania Conference on Photobiology
  • 発表場所: Novotel Sydney Central（オーストラリア）
  • 年月日: 20131110-20131113
  • 招待講演
• [学会発表] フィトクロムAのモジュラー構造 (2013)
  • 著者名/発表者名: 長谷あきら 他
  • 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（京都）
  • 年月日: 20131028-20131030
  • 招待講演
• [学会発表] 芽生え脱黄化応答におけるメタボローム解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 小塚俊明 他
  • 学会等名: 日本植物学会第77回大会
  • 発表場所: 北海道大学（北海道）
  • 年月日: 20130913-20130915
• [学会発表] Spatio-temporal regulation of the shade-avoidance response? (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Nagatani
  • 学会等名: The 2013 International Symposium on Plant Photobiology
  • 発表場所: The University of Edinburgh（イギリス）
  • 年月日: 20130603-20130606
  • 招待講演
• [学会発表] 植物の光応答の研究
  • 著者名/発表者名: 長谷あきら
  • 学会等名: 滋賀県立膳所高等学校生徒向け公開講座
  • 発表場所: 京都大学（京都）
  • 招待講演
• [学会発表] Inter-cellular/tissue/organ communications in plant responses to light stimulus.
  • 著者名/発表者名: A. Nagatani
  • 学会等名: Symposium in Honor of Winslow Briggs
  • 発表場所: Stanford University（アメリカ合衆国）
  • 招待講演
• [学会発表] シロイヌナズナ表皮細胞における力学的刺激に応答した細胞質ゾル蛋白質の動態変化
  • 著者名/発表者名: 小林幹康 他
  • 学会等名: 平成25年度近畿植物学会講演会
  • 発表場所: 帝塚山大学（奈良）
• [学会発表] 感じる植物、その仕組みを探る
  • 著者名/発表者名: 長谷あきら
  • 学会等名: 京都大学アカデミックデイ2013
  • 発表場所: 京都大学（京都）
  • 招待講演
• [学会発表] Molecular mechanisms for the shade avoidance response.
  • 著者名/発表者名: A. Nagatani
  • 学会等名: The 2nd Kyoto-Bristrol Symposium 2014
  • 発表場所: 京都大学（京都）
  • 招待講演
• [図書] Sexual Reproduction in Animals and Plants (2014)
  • 著者名/発表者名: Goto-Yamada, S., S. Mano, and M. Nishimura
  • 総ページ数: 480
  • 出版者: Springer Japan
• [備考] 植物の環境感覚：刺激受容から細胞応答まで
  • URL: http://esplant.net/index.html
• [備考] 京都大学大学院理学研究科生物科学専攻植物学系植物生理学分科
  • URL: http://physiol2.bot.kyoto-u.ac.jp/~nagatani/HP3/
• [備考] 自然科学研究機構 基礎生物学研究所 高次細胞機構研究部門（西村研究室）
  • URL: http://www.nibb.ac.jp/celmech/jp/Main_frame.html