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2007 年度 研究成果報告書概要

孔辺細胞カルシウムシグナリングにおける葉緑体の役割の再評価

研究課題

研究課題/領域番号 18570048
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 植物生理・分子
研究機関京都府立大学

研究代表者

椎名 隆  京都府立大学, 人間環境学部, 教授 (10206039)

研究期間 (年度) 2006 – 2007
キーワードCa2+ / 気孔 / CAS / 葉緑体 / 感染 / ストレス / 葉緑体シグナル / シロイヌナズナ
研究概要

葉緑体は植物のストレス応答に関わる重要分子の生成と深く関わっている。一方、不思議なことに、植物の環境・病傷害ストレス応答における葉緑体の役割は、ほとんど分かっていない。本研究課題では、気孔運動、および植物の感染防御応答を例に、葉緑体が細胞内シグナル伝達に果たす役割を再評価する研究に取り組んだ。葉緑体チラコイド膜に結合した転写活性複合体のプロテオーム解析から、Ca^<2+>結合蛋白質CASを見いだした。CASは、藻類以上の植物に保存された膜蛋白質で、N末端にCa^<2+>結合ドメインをもつ。N末端をストロマに向けた形で、チラコイド膜に存在する。CASのノックアウト変異体(cas-1)は顕著な表現型異常を示さないが、細胞外Ca^<2+>が誘導する気孔閉鎖を特異的に誘導する事が分かった。興味深いことに、cas-1変異体では、細胞外Ca^<2+>が誘導する細胞質Ca2+濃度の一家的変動が大き良く抑制されていた。以上の結果から、葉緑体蛋白質CASが細胞質Ca^<2+>シグナルを制御しており、その結果、細胞外Ca^<2+>誘導気孔閉鎖が起こっていることが証明された。細胞質Ca^<2+>濃度は、細胞外からのCa^<2+>流入、および小胞体や液胞からの流出や再吸収によって制御されていることが知られている。今回の解析により、葉緑体が植物細胞の細胞質Ca^<2+>ホメオシスタスに重要な役割を担っていることが初めて明らかになった。
続いて、葉緑体チラコイド膜のCa^<2+>結合蛋白質CASが、さまざまな感染防御応答に関係していることを明らかにした。まず、flg22が誘導するストロマCa^<2+>変動が、cas-1変異体で部分的に抑制されることを見いだした。さらに、cas-1変異体では、Pseudomonasの菌増殖が抑制できず。基本抵抗性の低下が見られた。実際、flg22が誘導する気孔閉鎖運動、PR1遺伝子発現の誘導が抑制されていた。また、Avr遺伝子産物が誘導する過敏感細胞死にも顕著な遅れが見られた。実際、菌感染が引き起こすROS生成の抑制も見られた。これらの結果は、葉緑体が何らかのシグナルを発して細胞質や核で進行する防御応答を制御しており、CASがそのシグナル発生や伝達に関与している可能生を示唆する。

  • 研究成果

    (29件)

すべて 2010 2009 2008 2007 2006

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (23件)

  • [雑誌論文] AtObgC, a plant ortholog of bacterial Obg, is a chloroplast-targeting GTPase essential for early embryogenesis.2009

    • 著者名/発表者名
      Bang WY, Hata A, Jeong IS, Umeda T, Masuda T, Chen J, Yoko I, Suwastika IN, Kim DW, Im CH, Lee BH, Lee Y, Lee KW, Shiina T, Bahk JD.
    • 雑誌名

      Plant Mol Biol. 71

      ページ: 379-390

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 査読あり
  • [雑誌論文] AtObgC, a plant ortholog of bacterial Obg, is a chloroplast-targeting GTPase essential for early embryogenesis2009

    • 著者名/発表者名
      Bang WY, Hata A, Jeong IS, Umeda T, Masuda T, Chen J, Yoko I, Suwastika IN, Kim DW, Im CH, Lee BH, Lee Y, Lee KW, Shiina T, Bahk JD.
    • 雑誌名

      Plant Mol Biol. 71

      ページ: 379-390

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [雑誌論文] Role of Arabidopsis CHL27 protein for photosynthesis, chloroplast development and gene expression profiling.2008

    • 著者名/発表者名
      Bang WY, Jeong IS, Kim DW, Im CH, Ji C, Hwang SM, Kim SW, Son YS, Jeong J, Shiina T, Bahk JD.
    • 雑誌名

      Plant Cell Physiol. 49

      ページ: 350-363

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Evidence for chloroplast control of external Ca^<2+>-induced cytosolic Ca^<2+> transients and stomatal closure.2008

    • 著者名/発表者名
      Nomura H, Komori T, Kobori M, Nakahira Y, Shiina T.
    • 雑誌名

      Plante J. 53

      ページ: 988-998

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Role of Arabidopsis CHL27 protein for photosynthesis, chloroplast development and gene expression profiling2008

    • 著者名/発表者名
      Bang WY, Jeong IS, Kim DW, Im CH, Ji C, Hwang SM, Kim SW, Son YS, Jeong J, Shiina T, Bahk JD.
    • 雑誌名

      Plant Cell Physiol. 49

      ページ: 350-63

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [雑誌論文] Evidence for chloroplast control of external Ca^<2+>-induced cytosolic Ca^<2+> transients and stomatal closure2008

    • 著者名/発表者名
      Nomura H, Komori T, Kobori M, Nakahira Y, Shiina T.
    • 雑誌名

      Plant J. 53

      ページ: 988-98

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [学会発表] 葉緑体タンパク質CASはPAMP誘導の気孔閉鎖運動に関与する2010

    • 著者名/発表者名
      植村周平, 他
    • 学会等名
      第51回日本植物生理学会年会
    • 発表場所
      熊本
    • 年月日
      20100318-20100321
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [学会発表] 植物の免疫応答における葉緑体タンパク質CASの関与について2010

    • 著者名/発表者名
      野村裕也, 他
    • 学会等名
      第51回日本植物生理学会年会
    • 発表場所
      熊本
    • 年月日
      20100318-20100321
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [学会発表] Evolution of plant Obg-Era genes in view of phylogenetic and subcellular localization analyses2010

    • 著者名/発表者名
      I Nengah SUWASTIKA, 他
    • 学会等名
      第51回日本植物生理学会年会
    • 発表場所
      熊本
    • 年月日
      20100318-20100321
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [学会発表] 植物の病害.環境ストレス応答と葉緑体Ca^<2+>シグナル2009

    • 著者名/発表者名
      小森禎子、野村裕也、椎名隆
    • 学会等名
      第50回日本植物生理学会年会
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      20090321-20090324
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [学会発表] 病害・ストレス応答における葉緑体タンパク質CASの役割2009

    • 著者名/発表者名
      野村裕也、小森禎子、植村周平、吉岡美樹、吉岡博文、中平洋一、椎名隆
    • 学会等名
      第50回日本植物生理学会年会
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      20090321-20090324
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [学会発表] CAS変異体における病害応答遺伝子群の発現解析2009

    • 著者名/発表者名
      植村周平、野村裕也、小森禎子、中平洋一、椎名隆
    • 学会等名
      第50回日本植物生理学会年会
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      20090321-20090324
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [学会発表] Genome-wide and Sub-Cellular Localization Analysis of Obg/Era-related GTPase Family Proteins in Arabidopsis thaliana2009

    • 著者名/発表者名
      I Nengah SUWASTIKA, 他
    • 学会等名
      LEOPOLDINA-SYMPOSIUM 2009
    • 発表場所
      ベルリン
    • 年月日
      2009-09-22
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [学会発表] CAS is Chloroplast Protein Implicated in flg22-Induced Stomatal Closure and Defense Response in Plant2009

    • 著者名/発表者名
      Uemura S., et al
    • 学会等名
      LEOPOLDINA-SYMPOSIUM 2009
    • 発表場所
      ベルリン
    • 年月日
      2009-09-22
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [学会発表] Genome-wide and Sub-Cellular Localization Analysis of Obg/Era-related GTPase Family Proteins in Arabidopsis thaliana2009

    • 著者名/発表者名
      I Nengah SUWASTIKA, et al
    • 学会等名
      LEOPOLDINA-SYMPOSIUM 2009
    • 発表場所
      Berlin
    • 年月日
      2009-09-22
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [学会発表] (2009)CAS is Chloroplast Protein Implicated in flg22-Induced Stomatal Closure and Defense Response in Plant2009

    • 著者名/発表者名
      Uemura, S., et al.
    • 学会等名
      LEOPOLDINA-SYMPOSIUM 2009
    • 発表場所
      Berlin
    • 年月日
      2009-09-22
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [学会発表] Possible involvement of CAS in Ca^<2+> communication between cytoplasm and chloroplasts in Arabidopsis2008

    • 著者名/発表者名
      Nomura,H., Uemura,S., Komori,T., Nakahira,Y., Shiina,T
    • 学会等名
      19th International Conference on Arabidops is Research Montreal
    • 発表場所
      モントリオール
    • 年月日
      20080723-20080727
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [学会発表] Biotic and abiotic stress-induced stroma Ca^<2+> transients in chloroplasts2008

    • 著者名/発表者名
      Komori,T., Nomura,H., Shiina,T.
    • 学会等名
      19th International Conference on Arabidops is Research Montreal
    • 発表場所
      モントリオール
    • 年月日
      20080723-20080727
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [学会発表] Possible involvement of CAS in Ca^<2+> communication between cytoplasm and chloroplasts in Arabidopsis2008

    • 著者名/発表者名
      Nomura, H., Uemura, S., Komori, T., Nakahira, Y., Shiina, T.
    • 学会等名
      19th International Conference on Arabidopsis Research Montreal
    • 発表場所
      Canada
    • 年月日
      20080723-20080727
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [学会発表] Biotic and abiotic stress-induced stroma Ca^<2+> transients in chloroplasts2008

    • 著者名/発表者名
      Komori, T., Nomura, H., Shiina, T.
    • 学会等名
      19th International Conference on Arabidopsis Research Montreal
    • 発表場所
      Canada
    • 年月日
      20080723-20080727
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [学会発表] CASは暗処理が引き起こす葉緑体ストロマ内のCa^<2+>濃度上昇に関与する2008

    • 著者名/発表者名
      野村裕也、小森禎子、植村周平、中平洋一、椎名隆
    • 学会等名
      第49回日本植物生理学会年会
    • 発表場所
      札幌
    • 年月日
      20080320-20080322
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [学会発表] ストレスシグナルに応答した葉緑体ストロマCa^<2+>濃度の-過的上昇2008

    • 著者名/発表者名
      小森禎子、野村裕也、椎名隆
    • 学会等名
      第49回日本植物生理学会年会
    • 発表場所
      札幌
    • 年月日
      20080320-20080322
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [学会発表] Small GTPases Obg-Hf1X and TrmE-Era super family, targeting to various organelles in plant cells.2007

    • 著者名/発表者名
      Suwastika I N., Denawa M., Ohniwa,R.L., Shiina,T., Takeyasu,K.
    • 学会等名
      第30回日本分子生物学会年会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      20071200
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [学会発表] Small GTPases Obg-Hf1X and TrmE-Era super family, targeting to various organelles in plant cells2007

    • 著者名/発表者名
      Suwastika I N., Denawa M., Ohniwa, R.L., Shiina, T., Takeyasu, K.
    • 学会等名
      30^<th> JMB meeting
    • 発表場所
      Yokohama
    • 年月日
      20071200
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [学会発表] 葉緑体局在カルシウム結合タンパク質CASによる気孔閉鎖運動の制御2007

    • 著者名/発表者名
      野村裕也, 他
    • 学会等名
      第48回日本植物生理学会年会
    • 発表場所
      松山
    • 年月日
      20070328-20070330
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [学会発表] Plant Obg and Era homologues targeted to different organelles of Arabidopsis.2007

    • 著者名/発表者名
      Suwastika, 他
    • 学会等名
      第48回日本植物生理学会年会
    • 発表場所
      松山
    • 年月日
      20070328-20070330
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [学会発表] Plant Obg and Era homologues targeted to different organelles of Arabidopsis2007

    • 著者名/発表者名
      Suwastika, 他
    • 学会等名
      48^<th> JSPP meeting
    • 発表場所
      Tsukuba
    • 年月日
      20070328-20070330
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [学会発表] External Ca^<2+>-induced stomatal closure is mediated by chloro plast localized CAS2006

    • 著者名/発表者名
      Nomura, et al
    • 学会等名
      8th International congress of plant molecular biology
    • 発表場所
      アデレード
    • 年月日
      20060820-20060825
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [学会発表] External Ca^<2+>-induced stomatal closure is mediated by chloroplast localized CAS2006

    • 著者名/発表者名
      Nomura, et al
    • 学会等名
      8th International congress of plant molecular biology
    • 発表場所
      Aderade
    • 年月日
      20060820-20060825
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より

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公開日: 2011-06-18  

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