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2020 年度 実績報告書

植物の低温馴化過程における温度と青色光の認識機構

研究課題

研究課題/領域番号 17H03961
研究機関岩手大学

研究代表者

上村 松生  岩手大学, 農学部, 教授 (00213398)

研究分担者 河村 幸男  岩手大学, 農学部, 准教授 (10400186)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
キーワード低温馴化 / 低温シグナル / 光シグナル / 凍結耐性 / シロイヌナズナ
研究実績の概要

低温馴化における温度と光の影響: 本研究で進めてきた青色光受容体クリプトクロムを介した低温馴化機構に関する論文を出版することができた。さらに、低温馴化過程におけるクリプトクロムと赤色光受容体フィトクロムの相互作用をクリプトクロム2重欠損体(cry1cry2)を用いて解析した。低温馴化前は、野生型が欠損体と比較して凍結耐性が高かった。さらに、青色光を用いた低温馴化処理1日では野生型の方が有意に高くなったが、それ以降は大きな差はみられなかった。一方、赤色光を用いた低温馴化では馴化3日目以降に野生型の凍結耐性が有意に高かった。次に、低温馴化処理7日で比較すると、野生型では白色光馴化処理で凍結耐性が最も高く、次に、青色、赤色の順であった。一方、変異体では白色光と青色光での馴化に有意差は見られなかった。以上の結果は、凍結耐性の向上には、複数の光質とそれらの受容体間の相互作用が強く関わっていることが示唆された。

タンパク質変動解析: 低温情報の受容と伝達における重要基盤をなすタンパク質レベルでのリン酸化状態変動解析をさらに進め、論文化することができた。5~60分寒冷暴露したシロイヌナズナをホスホプロテオミクス法により解析した結果、1〕短時間の低温曝露が細胞イオンホメオスタシス、溶質およびタンパク質輸送、細胞骨格組織化、膀胱追跡、タンパク質修飾、およびシグナル伝達プロセスに関与するタンパク質の急速なリン酸化変化をもたらすこと、2〕各種のキナーゼ(RLK、MAPK、CDPKなど)とそれらの基質ネットワークが初期の低温シグナル伝達に関与している可能性があること、を明らかにした。以上の結果は、植物が初期の温度低下プロセスにどのように応答するかを理解するための重要なリソースとなり得る。

現在までの達成度 (段落)

令和2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

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (31件)

すべて 2022 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (15件) (うち国際共著 6件、 査読あり 13件、 オープンアクセス 8件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 1件、 招待講演 2件) 図書 (3件)

  • [国際共同研究] CSIC(スペイン)

    • 国名
      スペイン
    • 外国機関名
      CSIC
  • [国際共同研究] University of Saskatchewan/Queen's University(カナダ)

    • 国名
      カナダ
    • 外国機関名
      University of Saskatchewan/Queen's University
  • [国際共同研究] 吉林大学/浙江大学(中国)

    • 国名
      中国
    • 外国機関名
      吉林大学/浙江大学
  • [国際共同研究] Centre for Agricultural Research(ハンガリー)

    • 国名
      ハンガリー
    • 外国機関名
      Centre for Agricultural Research
  • [雑誌論文] Effects of Fe and Mn deficiencies on the root protein profiles of tomato (Solanum lycopersicum) using two-dimensional electrophoresis and label-free shotgun analyses2022

    • 著者名/発表者名
      Ceballos-Laita L, Takahashi D, Uemura M, Abadia J, Lopez-Millan AF, Rodriguez-Celma J.
    • 雑誌名

      International Journal of Molecular Sciences

      巻: 23 ページ: 3719

    • DOI

      10.3390/ijms23073719

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Effects of the blue light-cryptochrome system on the early process of cold acclimation process of Arabidopsis thaliana.2021

    • 著者名/発表者名
      Imai H, Kawamura Y, Nagatani A, Uemura M.
    • 雑誌名

      Environmental and Experimental Botany

      巻: 183 ページ: 104340

    • DOI

      10.1016/j.envexpbot.2020.104340

    • 査読あり
  • [雑誌論文] In planta monitoring of cold-responsive promoter activity reveals new insight into cold acclimation2021

    • 著者名/発表者名
      Tominaga Y, Uemura M, Kawamura Y.
    • 雑誌名

      Plant & Cell Physiology

      巻: 62 ページ: 43-52

    • DOI

      10.1093/pcp/pcaa138

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Quality and microbial evaluation of fresh-cut apples during 10 days of supercooled storage.2021

    • 著者名/発表者名
      Osuga R, Koide S, Sakurai M, Orikasa T, Uemura M
    • 雑誌名

      Food Control

      巻: 126 ページ: 108014

    • DOI

      10.1016/j.foodcont.2021.108014

    • 査読あり
  • [雑誌論文] The Brachypodium distachyon cold-acclimated plasma membrane proteome is primed for stress resistance.2021

    • 著者名/発表者名
      Juurakko CL, Bredow M, Nakayama T, Imai H, Kawamura Y, diCenzo GC, Uemura M, Walker VK.
    • 雑誌名

      G3: Genes, Genomes, Genetics

      巻: 11 ページ: jkab198

    • DOI

      10.1093/g3journal/jkab198

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] 過冷却保存がカット西洋ナシの品質保持にもたらす効果2021

    • 著者名/発表者名
      大須賀玲,小出章二,安倍侑野,折笠貴寛,上村松生
    • 雑誌名

      日本食品科学工学会誌

      巻: 68 ページ: 455-463

    • DOI

      10.3136/nskkk.68.455

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 常圧凍結乾燥におけるカットダイコンの含水率変化および乾燥・復水後の品質に関する基礎的研究2021

    • 著者名/発表者名
      小出章二,西沢佳恵,大須賀玲,折笠貴寛,上村松生
    • 雑誌名

      日本食品科学工学会誌

      巻: 68 ページ: 464-470

    • DOI

      10.3136/nskkk.68.464

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 植物が温度ノイズの中から冬を感知するメカニズム2021

    • 著者名/発表者名
      開勇人,上村松生,河村幸男
    • 雑誌名

      細胞

      巻: 53 ページ: 232-235

  • [雑誌論文] Plant-derived smoke enhances plant growth through ornithine-synthesis pathway and ubiquitin-proteasome pathway in soybean2020

    • 著者名/発表者名
      Zhong Z, Kobayashi T, Zhu W, Imai H, Zhao R, Ohno T, Rehman S, Uemura M, Tian J, Komatsu S.
    • 雑誌名

      Journal of Proteomics

      巻: 221 ページ: 103781

    • DOI

      10.1016/j.jprot.2020.103781

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Assessing the supercooling of fresh-cut onions at -5°C using electrical impedance analysis.2020

    • 著者名/発表者名
      Koide S, Yoneyama A, Orikasa T, Uemura M.
    • 雑誌名

      Food Quality and Safety

      巻: 4 ページ: 55-58

    • DOI

      10.1093/fqsafe/fyz044

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A single seed treatment mediated through reactive oxygen species increases germination, growth performance, and abiotic stress tolerance in Arabidopsis and rice.2020

    • 著者名/発表者名
      Kamal Md M, Erazo C, Tanino KK, Kawamura Y, Kasuga J, Laarveld B, Olkowski A, Uemura M.
    • 雑誌名

      Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry

      巻: 84 ページ: 2597-2608

    • DOI

      10.1080/09168451.2020.1808444

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Decreased R:FR ratio in the incident white light affects the composition of barley leaf lipidome and freezing tolerance in a temperature dependent manner2020

    • 著者名/発表者名
      Kovacs T, Ahres M, Palmai T, Kalapos B, Kovacs L, Uemura M, Crosatti C, Galiba G
    • 雑誌名

      International Journal of Molecular Sciences

      巻: 21 ページ: 8863

    • DOI

      10.3390/ijms21207557

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Large scale phosphoproteomic study of Arabidopsis membrane proteins reval early signaling events in response to cold2020

    • 著者名/発表者名
      Kamal MM, Ishikawa S, Takahashi F, Suzuki K, Kamo M, Umezawa T, Shinozaki K, Kawamura Y, Uemura M
    • 雑誌名

      International Journal of Molecular Sciences

      巻: 21 ページ: 8631

    • DOI

      10.3390/ijms2122863

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Effects of manganese toxicity on the protein profile of tomato (Solanum lycopersicum) xylem sap as revealed by shotgun analyses.2020

    • 著者名/発表者名
      Ceballos-Laita L, Gutierrez-Carbonell E, Takahashi D, Abadia A, Uemura M, Abadia J, Lopez-Millan AF.
    • 雑誌名

      International Journal of Molecular Sciences

      巻: 21 ページ: 8863

    • DOI

      10.3390/ijms21228863

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] 植物の低温感知と馴化の制御:植物の冬季感知の理解に向けて2020

    • 著者名/発表者名
      開勇人,上村松生,河村幸男
    • 雑誌名

      生物物理

      巻: 60 ページ: 98-101

    • DOI

      10.2142/biophys.60.098

  • [学会発表] Plasma membrane proteomics in plant cold hardiness research.2021

    • 著者名/発表者名
      Uemura M, Imai H, Kamal MM, Kondo M, Li B, Miki Y, Minami A, Takahashi d, Yago K, Kawamura Y.
    • 学会等名
      12th International Plant Cold Hardiness Seminar
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 野外でのシロイヌナズナの凍結耐性の季節的変遷と機械学習によるその予測2021

    • 著者名/発表者名
      河村幸男,上村松生
    • 学会等名
      第85回日本植物学会大会
  • [学会発表] 低温誘導性カルシウムシグナルとカルシウムチャネルMCAの関与2021

    • 著者名/発表者名
      加藤旦,上村松生,河村幸男
    • 学会等名
      東北植物学会第11回大会
  • [学会発表] 低温馴化が小胞体およびアクチンフィラメントに及ぼす影響2021

    • 著者名/発表者名
      田村海妃,上村松生,河村幸男
    • 学会等名
      東北植物学会第11回大会
  • [学会発表] フィトクロムを介した日長および温度による低温誘導性遺伝子の発現制御とその解析2021

    • 著者名/発表者名
      笠松勇登,上村松生,河村幸男
    • 学会等名
      東北植物学会第11回大会
  • [学会発表] 光を介した低温馴化プロセスにおけるクリプトクロムの役割2021

    • 著者名/発表者名
      下平基,高橋亜未,上村松生,河村幸男
    • 学会等名
      東北植物学会第11回大会
  • [学会発表] 植物の環境適応機構における細胞膜の重要性2020

    • 著者名/発表者名
      上村松生
    • 学会等名
      日本植物学会第84回大会
    • 招待講演
  • [学会発表] G-CaMP による低温誘導性カルシウムイオン動態の観察2020

    • 著者名/発表者名
      加藤旦,上村松生,河村幸男
    • 学会等名
      東北植物学会第10回大会
  • [学会発表] 氷点下温度と凍結がもたらす馴化と耐凍性へのその影2020

    • 著者名/発表者名
      高橋俊介,上村松生,河村幸男
    • 学会等名
      東北植物学会第10回大会
  • [図書] Plant Proteomics: Concept and Applications2021

    • 著者名/発表者名
      Sakata K, Imai H, Zhu W, Tian J, Uemura M, Komatsu S.
    • 総ページ数
      18
    • 出版者
      Discovery Publishing Group
    • ISBN
      978-93-88854-77-1
  • [図書] Methods in Molecular Biology (Plant Proteomics: Methods and Protocols), 3rd Ed2020

    • 著者名/発表者名
      Takahashi D, Li B, Nakayama T, Kawamura Y, Uemura M
    • 総ページ数
      18
    • 出版者
      Springer Science+Business Media, LLC
    • ISBN
      978-1-0716-0527-1
  • [図書] Methods in Molecular Biology (Plant Cold Acclimation: Methods and Protocols), 2nd Ed2020

    • 著者名/発表者名
      Kamal MM, Takahashi D, Nakayama T, Miki Y, Kawamura Y, Uemura M.
    • 総ページ数
      16
    • 出版者
      Springer Science+Business Media, LLC
    • ISBN
      978-1-0716-0659-9

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公開日: 2022-12-28  

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