植物の環境適応能において、細胞内低分子環境の維持に働く液胞ネットワーク系の解析

2008 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 16085204
• 研究種目: 特定領域研究
• 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: 三村 徹郎 神戸大学, 大学院・理学研究科, 教授 (20174120)
• 研究分担者: 前島 正義 名古屋大学, 大学院・生命農学研究科, 教授 (80181577) ; 深城 英弘 神戸大学, 大学院・理学研究科, 准教授 (80324979)
• 研究期間 (年度): 2004 – 2008
• キーワード: 液胞 / 生体膜輸送系 / H+ポンプ / イオンホメオスタシス / 耐塩性 / シロイヌナズナ / 亜鉛イオン / 小胞輸送

研究概要

植物細胞の生理機能を支える細胞内低分子環境のうち、無機イオンとしてのH^+、リン酸、Na^+、Ca^<2+>、Znなどに注目し、外部環境の変化に対して、イオン濃度がどのように制御されているかを、特に液胞および液胞小胞系の機能との関連で解析した。その結果、1.高塩環境下における液胞への塩蓄積機構と液胞構造のダイナミックな変化、2.イノシトールリン酸の代謝と液胞への蓄積機構、3.Ca^<2+>ホメオスタシスの分子機構、4.亜鉛集積と液胞ダイナミズム、5.液胞膜H^+輸送ピロホスファターゼの機能の詳細を明らかにすることに成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Seeing Is Believing: On the Use of Image Databases for Visually Exploring Plant Organelle Dynamics. (2009)
  • 著者名/発表者名: Mano S., Miwa T., Nishikawa S., Mimura, T., Nishimura M.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. 50 ページ: 2000-2014
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dynamic aspects of ion accumulation by vesicle traffic under salt stress in Arabidopsis. (2009)
  • 著者名/発表者名: Hamaji, K., Nagira, M., Yoshida, K., Ohnishi, M., Oda, Y., Uemura, T., Goh, T., Sato, M. -H., Terao-Morita, M., Tasaka, M., Hasezawa, S., Nakano, A., Hara-Nishimura, I., Maeshima, M., Fukaki, H., Mimura, T.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. 50 ページ: 2023-2033
  • 査読あり
• [雑誌論文] NIP1;1, an aquaporin homolog, determines the arsenite sensitivity of Arabidopsis thaliana. (2009)
  • 著者名/発表者名: Kamiya, T., Tanaka, M., Mitani, N., Ma, J.F., Maeshima, M., Fujiwara, T.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 284 ページ: 2114-2120
  • 査読あり
• [雑誌論文] AtHMA1 contributes to detoxification of excess Zn(II) in Arabidopsis. (2009)
  • 著者名/発表者名: Kim, Y. -Y., Choi, H., Segami, S., Cho, H. -T., Martinoia, E., Maeshima, M., Lee, Y.
  • 雑誌名: Plant J. 58 ページ: 737-753
• [雑誌論文] A mutant strain Arabidopsis that lacks vacuolar membrane zinc transporter MTP1 revealed the latent tolerance to excessive zinc. (2009)
  • 著者名/発表者名: Kawachi, M., Mori, H., Kobae, Y., Tomioka, R., Maeshima, M.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. 50 ページ: 1156-1170
  • 査読あり
• [雑誌論文] Localization of myo-inositol-1-phosphate synthase to the endosperm in developing seeds of Arabidopsis. (2008)
  • 著者名/発表者名: Mitsuhashi N., Kondo M., Nakaune S., Ohnishi M., Hayashi M., Hara-Nishimura I., Richardson A., Fukaki H., Nishimura M., Mimura, T.
  • 雑誌名: J. Exp. Bot. 59 ページ: 3069-3076
  • 査読あり
• [雑誌論文] Domain II mutations in CRANE/IAA18 suppress lateral root formation and affect shoot development in Arabidopsis thaliana. (2008)
  • 著者名/発表者名: Uehara T., Okushima Y., Mimura, T., Tasaka M., Fukaki H.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. 49 ページ: 1025-1083
• [雑誌論文] Characterization of a tobacco TPK-type K+ channel as a novel tonoplast K+ channel using yeast tonoplast. (2008)
  • 著者名/発表者名: Hamamoto, S., Marui, J., Matsuoka, K., Higashi, K., Igarashi, K., Nakagawa, T., Mori, Y., Murata, Y., Nakanishi, Y., Maeshima, M., Yabe, I., Uozumi, N.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 283 ページ: 1911-1920
• [雑誌論文] Deletion of a histidine-rich loop of AtMTP1, a vacuolar Zn2+/H+ antiporter of Arabidopsis thaliana, stimulates the transport activity. (2008)
  • 著者名/発表者名: Kawachi, M., Kobae, Y., Mimura T., Maeshima, M.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 283 ページ: 8374-8383
  • 査読あり
• [雑誌論文] The ABC transporter AtABCB14 is a malate importer and modulates stomatal response to CO2. (2008)
  • 著者名/発表者名: Lee, M., Choi, Y., Burla, B., Kim, Y. -Y., Jeon, B., Maeshima, M., Yoo, J. -Y., Martinoia, M., Lee, Y.
  • 雑誌名: Nature Cell Biol. 10 ページ: 1217-1223
  • 査読あり
• [雑誌論文] Protein chemical properties of plasma membrane associated cation-binding protein AtPCaP1 in Arabidopsis thaliana. (2008)
  • 著者名/発表者名: Nagasaki, N., Miyano, M., Maeshima, M.
  • 雑誌名: J. Biochem. 144 ページ: 487-497
  • 査読あり
• [雑誌論文] Plant Genetic Engineering vol 9: Plant membrane and vacuolar transporters (2008)
  • 著者名/発表者名: Mimura T., Ohnishi M., Shimaoka T., Tomizawa K.
  • 雑誌名: Proteome analysis of vacuolar membrane 45 ページ: 301-343
  • 査読あり
• [雑誌論文] ER membrane aquaporins in plants (2008)
  • 著者名/発表者名: Maeshima, M., Ishikawa, F.
  • 雑誌名: Pflugers Archiv, -Eur. J. Physiol. 456 ページ: 709-716
  • 査読あり
• [雑誌論文] Inorganic phosphate uptake in intact vacuoles isolated from suspension cultured cells of Catharanthus roseus (L.) G. Don under varying Pi status (2007)
  • 著者名/発表者名: hnishi M., Mimura, T., Tsujimura T., Mitsuhashi M., Washitani-Nemoto S., Maeshima M., Martinoia E.
  • 雑誌名: Planta 225 ページ: 711-718
  • 査読あり
• [雑誌論文] Transcriptional induction of two genes for CCaPs, novel cytosolic proteins, in Arabidopsis thaliana in the dark. (2007)
  • 著者名/発表者名: Ide, Y., Tomioka, R., Ouchi, Y., Kamiya, T., Maeshima, M.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. 48 ページ: 54-65
  • 査読あり
• [雑誌論文] The ABC transporter AtPDR8 is a cadmium extrusion pump conferring heavy metal resistance (2007)
  • 著者名/発表者名: Kim, D., Bovet, L., Maeshima, M., Martinoia, E., Lee, Y.
  • 雑誌名: Plant J. 50 ページ: 207-218
  • 査読あり
• [雑誌論文] Essential amino acid residues in the central transmembrane domains for energy coupling of the H+-pyrophosphatase of Streptomyces coelicolor A3(2) determined by random and site-directed mutagenesis. (2007)
  • 著者名/発表者名: Hirono, M., Nakanishi, Y., Maeshima, M.
  • 雑誌名: Biochim. Biophys. Acta - Bioenerg. 1767 ページ: 930-939
  • 査読あり
• [雑誌論文] Vacuolar transporters and their essential role in plant metabolism. (2007)
  • 著者名/発表者名: Martinoia, E., Maeshima, M., Neuhaus, E.
  • 雑誌名: J. Exp. Bot. 58 ページ: 83-102
  • 査読あり
• [雑誌論文] Immunochemical analysis of aquaporin isoforms in Arabidopsis suspension cultured cells. (2006)
  • 著者名/発表者名: Kobae, Y., Mizutani, M., Segami, S., Maeshima, M.
  • 雑誌名: Biosci. Biotechnol. Biochem. 70 ページ: 980-987
  • 査読あり
• [雑誌論文] Disruption of AtPDR8, a plasma membrane ABC transporter of Arabidopsis, exhibits hypersensitive cell death by pathogen infection. (2006)
  • 著者名/発表者名: Kobae, Y., Yoshioka, H., Sekino, T., Nakagawa, T., Martinoia, E., Maeshima, M.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. 47 ページ: 309-318
  • 査読あり
• [雑誌論文] Salt stress and glycolytic regulation in suspension-cultured cells of the mangrove tree, Bruguiera sexangula. (2005)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, M., Hashioka, A., Mimura, T., Ashihara H.
  • 雑誌名: Physiol. Plant. 123 ページ: 246-253
  • 査読あり
• [雑誌論文] Phytic acid synthesis and vacuolar accumulation in suspension-cultured cells of Catharanthus roseus induced by high concentration of Pi and cations. (2005)
  • 著者名/発表者名: Mitsuhashi, N., Ohnishi, M., Sekiguchi, Y., Kwon, Y. -U., Chang, Y. -T., Chung, S. -K., Inoue, Y., Reid, R.J., Yagisawa, H., Mimura, T.
  • 雑誌名: Plant Physiol. 138 ページ: 1607-1614
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of a comprehensive analytical method for phosphate metabolites in plants by ion chromatography coupled with tandem mass spectrometry. (2005)
  • 著者名/発表者名: Sekiguchi, Y., Mitsuhashi, N., Kokaji, T., Miyakoda, H., Mimura, T.
  • 雑誌名: J. Chromato. A 1085 ページ: 131-136
  • 査読あり
• [雑誌論文] Transcription switches for protoxylem and metaxylemvessel formation. (2005)
  • 著者名/発表者名: Kubo, M., Udagawa, M., Nishikubo, N., Horiguchi, G., Yamaguchi, M., Ito, J., Mimura, T., Fukuda, H., Demura, T.
  • 雑誌名: Genes Dev. 19 ページ: 1855-1860
  • 査読あり
• [雑誌論文] Oligomerization of the H^+-pyrophosphatase and its structural and functional consepuences (2005)
  • 著者名/発表者名: Mimura, H., Nakanishi, Y., Maeshima, M.
  • 雑誌名: Biochim. Biopys. Acta-Bioenerg. 1708 ページ: 393-403
  • 査読あり
• [雑誌論文] Disulfide bond formation in the H+-pyrophosphatase of Streptomyces coelicolor and its implication in redox control and structure. (2005)
  • 著者名/発表者名: Mimura, H., Nakanishi, Y., Maeshima, M.
  • 雑誌名: FEBS Lett. 579 ページ: 3625-3631
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identification of 33 rice aquaporin genes and analysis of their expression and function. (2005)
  • 著者名/発表者名: Sakurai, J., Ishikawa, F., Yamaguchi, T., Uemura, M., Maeshima, M.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. 46 ページ: 1568-1577
  • 査読あり
• [雑誌論文] Expression profile of rice cation/H+ exchanger family and heterologous expression in yeast. (2005)
  • 著者名/発表者名: Kamiya, T., Akahori, T., Maeshima, M.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. 46 ページ: 1735-1740
  • 査読あり
• [雑誌論文] Three SIP aquaporins of Arabidopsis are localized in the ER membrane and expressed in a tissue- and cell-specific manner (2005)
  • 著者名/発表者名: Ishikawa, F., Suga, S., Uemura, T., Sato, M.H., Maeshima, M.
  • 雑誌名: FEBS Lett. 579 ページ: 5814-5820
  • 査読あり
• [雑誌論文] Analysis of sugar phosphates in plants by ion chromatography with pulsed amperometric detection combined with a titanium oxide column. (2004)
  • 著者名/発表者名: Sekiguchi, Y., Mitsuhashi, N., Inoue, Y., Yagisawa, H., Mimura, T.
  • 雑誌名: J. Chromato. A 1039 ページ: 71-76
  • 査読あり
• [雑誌論文] Isolation of intact vacuoles and proteomic analysis of tonoplast from suspension-cultured cells of Arabidopsis thaliana. (2004)
  • 著者名/発表者名: Shimaoka, T., Ohnishi, M., Sazuka, T., Mitsuhashi, N., Hara-Nishimura, I., Shimazaki, K., Maeshima, M., Yokota, A., Tomizawa, K., Mimura, T.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. 45 ページ: 672-683
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quantification of polyphosphate: different sensitivities to short-chain polyphosphate using enzymatic and colorimetric methods as revealed by ion chromatography. (2004)
  • 著者名/発表者名: Ohtomo, R., Sekiguchi, Y., Mimura, T., Saito, M., Ezawa, T.
  • 雑誌名: Anal. Biochem. 328 ページ: 139-146
• [雑誌論文] An assessment of the usefulness of solution culture in screening for phosphorus efficiency in wheat. (2004)
  • 著者名/発表者名: Hayes, J., Zhu, Y., Mimura, T., Reid, R.
  • 雑誌名: Plant and Soil 261 ページ: 91-97
• [雑誌論文] Vacuolar sulfate transporters are essential determinants controlling internal distribution of sulfate in Arabidopsis. (2004)
  • 著者名/発表者名: Kataoka, T., Watanabe-Takahashi, A., Hayashi, N., Ohnishi, M., Mimura, T., Buchner, P., Hawkesford, M.J., Yamaya, T., Takahashi, H.
  • 雑誌名: Plant Cell 16 ページ: 2693-2704
  • 査読あり
• [雑誌論文] Residues in internal repeats of the rice cation/H+ exchanger are involved in the transport and selection of cations. (2004)
  • 著者名/発表者名: Kamiya, T., Maeshima, M.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 279 ページ: 812-819
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of salt and osmotic stresses on the expression of genes for the vacuolar H+- pyrophosphatase, H+-ATPase subunit A and Na+/H+ antiporter from barley. (2004)
  • 著者名/発表者名: Fukuda, A., Chiba, K., Maeda, M., Nakamura, A., Maeshima, M., Tanaka, Y.
  • 雑誌名: J. Exp. Bot. 55 ページ: 585-594
  • 査読あり
• [雑誌論文] Water channel activity of radish plasma membrane aquaporins heterologously expressed in yeast and their modification by site-directed mutagenesis. (2004)
  • 著者名/発表者名: Suga, S., Maeshima, M.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. 45 ページ: 823-830
  • 査読あり
• [雑誌論文] Membrane topology of the H+-pyrophosphatase of Streptomyces coelicolor determined by cysteine-scanning mutagenesis. (2004)
  • 著者名/発表者名: Mimura, H., Nakanishi, Y., Hirono, M., Maeshima, M.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 279 ページ: 35106-35112
  • 査読あり
• [学会発表] 植物液胞のポストゲノム解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 三村徹郎
  • 学会等名: 第4回メタボロームシンポジウム
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 20091118-20091119
• [学会発表] Structure-function relationship and physiological meanings of H+-pyrophosphatase. (2009)
  • 著者名/発表者名: Maeshima M.
  • 学会等名: The XII Meeting of the SBFV (The Brazilian Society of Plant Physiology)
  • 発表場所: Fortaleza, Brazi
  • 年月日: 20090907-20090912
• [学会発表] Post genome analysis of vacuolar function and control of plant metabolism. (2008)
  • 著者名/発表者名: Mimura T.
  • 学会等名: 5th International Conference on Plant Metabolomics
  • 発表場所: Yokohama
  • 年月日: 20080715-20080718
• [学会発表] Structure-function relationship of AtMTP1, a vacuolar Zn2+/H+ antiporter and defense mode against zinc stress in atmtp1 mutant plant. The GRL Symposium on Phytoremediation. (2008)
  • 著者名/発表者名: Maeshima M.
  • 学会等名: Pohang University of Science and Technology
  • 発表場所: Pohang
  • 年月日: 20080612-20081614
• [学会発表] Aquaporins localized to ER membrane in Arabidopsis thaliana. (2007)
  • 著者名/発表者名: Maeshima M.
  • 学会等名: The 5th International Conference of Aquaporin.
  • 発表場所: Nara, Japan
  • 年月日: 20070713-20070716
• [学会発表] On a long journey to understand a simple enzyme, vacuolar H+-pyrophosphatase, with a companion. (2007)
  • 著者名/発表者名: Maeshima M.
  • 学会等名: The 1st GRL Conference: Plants for Environment.
  • 発表場所: Pohang University of Science and Technology, Korea
  • 年月日: 20070522-20070523
• [学会発表] Functional structure of H+-pump pyrophosphatase that uses a low cost substrate. (2007)
  • 著者名/発表者名: Maeshima M.
  • 学会等名: International Symposium on Membrane Transport as a Universal Biological Mechanism
  • 発表場所: Kyoto
  • 年月日: 20070113-20070114
• [学会発表] Involvement of Vacuolar Network in Plant Ion homeostasis. (2006)
  • 著者名/発表者名: Mimura T., Maeshima M.
  • 学会等名: Dynamic Organelles in Plants
  • 発表場所: Okazaki
  • 年月日: 20060614-20060617
• [学会発表] 植物病理応答に関わるABCトランスポータPDR8の発見:細胞死との関連. (2006)
  • 著者名/発表者名: 前島正義
  • 学会等名: 第3回重点共同利用研究ワークショップ「植物の自己防御と細胞死」
  • 発表場所: 基礎生物学研究所
  • 年月日: 20060327-20060328
• [学会発表] Accumulation of mineral nutrients and proton circuit in plant vacuoles. (2006)
  • 著者名/発表者名: Maeshima M.
  • 学会等名: Plant Winter Conference 2006. POSTECH, Pohang University of Science and Technology
  • 発表場所: Pohang, Korea
  • 年月日: 20060205-20060206
• [学会発表] Proton circuit and accumulation of mineral nutrients in plant vacuoles (2005)
  • 著者名/発表者名: Maeshima M.
  • 学会等名: The Symposium on Molecular and Cellular Biology of Plant Storage Function: From Gene to Food.
  • 発表場所: Nagoya University
  • 年月日: 20051128-20051129
• [学会発表] (1) Teaching of Plant Physiology in Japan. (2) Water Channel Aquaporin. (3) Dynamics in structure and function of plant vacuolar transport systems. (2005)
  • 著者名/発表者名: Maeshima M.
  • 学会等名: The 2005 Cross-strait Symposium on Teaching of Plant Physiology and Molecular Biology, at Wuhan University
  • 発表場所: Wuhan, P R China
  • 年月日: 20051014-20051019
• [学会発表] Inositol hexakisphosphate synthesis in plant suspension-cultured cells and measurement of inositol phosphate isomers with anion chromatography. (2005)
  • 著者名/発表者名: Mimura T.
  • 学会等名: Inositol Phosphates in the Soil-Plant-Animal System. at Sun Valley
  • 発表場所: Idaho, USA
  • 年月日: 20050821-20050824
• [学会発表] Tertiary structure and functional regulation of H+-pyrophosphatase. (2005)
  • 著者名/発表者名: Maeshima M.
  • 学会等名: The International Symposium on the Biological Membrane Transport 2005
  • 発表場所: Awaji, Japan
  • 年月日: 20050808-20050810
• [図書] 基礎生物学シリーズ7植物生理学 (2009)
  • 著者名/発表者名: 三村徹郎
  • 出版者: 化学同人
• [図書] 植物の生化学・分子生物学 (2005)
  • 著者名/発表者名: 前島正義, 杉山達夫;監訳岡田清孝, 内藤哲, 中村研三, 長谷俊治, 福田裕穂, 前島正義
  • 総ページ数: 101-142
  • 出版者: 学会出版センター
• [備考] 研究代表者三村徹郎
  • URL: http://www.research.kobe-u.ac.jp/fsci-mimura/
• [備考] 研究分担者前島正義
  • URL: http://celld.agr.nagoya-u.ac.jp/Cell_Dynamics_HP_J.html
• [備考] 研究分担者深城英弘
  • URL: http://www.research.kobe-u.ac.jp/fsci-fukaki/
• [産業財産権] 高等植物の糖リン酸の網羅的分析法 (2008)
  • 発明者名: 三村徹郎、関口陽子、斉藤和季
  • 権利者名: 三村徹郎、関口陽子、斉藤和季、独立行政法人科学技術振興機構
  • 公開番号: 特開2008-122404(P2008-122404A)
  • 出願年月日: 2008-05-29