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2008 年度 実績報告書

土壌環境中の重金属に応答した植物の活性酸素生成とカルシウム情報伝達への影響

研究課題

研究課題/領域番号 18780047
研究機関北九州市立大学

研究代表者

河野 智謙  北九州市立大学, 国際環境工学部, 准教授 (20335699)

キーワードタバコ / 銅イオン / プリオン / 細胞死 / カルシウム情報伝達 / エクオリン / 活性酸素種 / オリゴペプチド
研究概要

土壌環境中の重金属に応答した植物の活性酸素生成とカルシウム情報伝達への影響を解明するため、シロイヌナズナ、タバコ、トマト、イネなど様々な植物材料を用いて研究を行ってきたが、特にタバコ培養細胞を利用した研究において進展があったので以下に記載する。重金属に対する植物細胞の応答過程で細胞内でのカルシウム情報伝達力種要な役割を果たすことに着目し、銅処理を行ったタバコ培養細胞における細胞内カルシウム濃度変化 (細胞質のみで発現させたエクオリン発光によりリアルタイムに観測) と細胞死 (エバンスブルー染色により定量化) の誘導の間に相関があること実験により示した。次に、分子レベルでの植物細胞保護の観点から、生体毒性を示す金属を取り込み無毒化することにより植物細胞を保護する活性を有するペプチド配列を設計し合成した (将来は遺伝子組み換えによる導入を検討) 。本オリゴペプチドはヒトプリオンタンパク質の銅結合領域のアミノ酸配列を参考にしたものである。銅により誘導される細胞へのカルシウムイオンの取り込みを阻害するため、新規に開発したペプチド性の植物細胞保護試薬を植物に添加し、効果を検証した。実際に、ペプチド添加により銅イオンにより誘導される細胞内カルシウム濃度上昇の阻害に成功した。細胞死誘導過程において重要な役割を担うカルシウム情報伝達経路が阻害されたことで細胞死の抑制が予想された。予想の通り、ペプチドを添加した処理区では、銅による細胞死が有意に阻害された。これらの知見は、将来、重金属の毒性から植物を保護する目的で、土壌改良あるいは耐性植物の創出に向けた有用な知見であるといえる。この成果は、国内外の学会での発表後、論文としてZeitschrift fuer Naturforschung誌に受理されており、年内に出版予定。一方、アルミニウムによる細胞毒性に活性酸素とカルシウム情報伝達の下流で機能するサリチル酸情報伝達系が関与することがシロイヌナズナのさまざまな変異体を用いて明らかにした(複数の論文投稿を準備中)。

  • 研究成果

    (31件)

すべて 2009 2008

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (28件)

  • [雑誌論文] Prevention of copper-induced calcium influx and cell death by prion-derived pepti de in suspension-cultured tobacco cells2009

    • 著者名/発表者名
      Kagenishi, T., Yokawa, K., Kuse, M ; Isobe, M. Bouteau, F. and Kawano, T.
    • 雑誌名

      Zeitschrift fiir Naturforschung 64c(印刷中)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Role of trace elements during environmental oxidative stress responses in plant cells2008

    • 著者名/発表者名
      Hiramatsu, T., Yukihiro, M., Kadono, T. and Kawano, T.
    • 雑誌名

      Proceedings of 3rd Japan-Taiwan Joint International Symposium on Environmental Science and Technology 2008 3

      ページ: 211-213

  • [雑誌論文] Metal toxicity in plants : Proposal of plant cell protection protocols based on the molecular mechanism2008

    • 著者名/発表者名
      Kagenishi, T. and Kawano, T.
    • 雑誌名

      Proceedings of 3rd Japan-Taiwan Joint International Svmnosium on Environmental Science and Technology 2008 3

      ページ: 208-210

  • [学会発表] Prevention of copper-induced calcium influx and cell death by prion-derived peptide in suspension-cultured tobacco cells2009

    • 著者名/発表者名
      Kagenishi, T., Yokawa, K., and Kawano, T.
    • 学会等名
      Interflow Workshop on the Environmental Science and Technology between NTUT and UOK
    • 発表場所
      Kitakyushu, Japan
    • 年月日
      20090328-30
  • [学会発表] シロイヌナズナ培養細胞でのサリチル酸経路を介したアルミニウム誘導性rboLDの発現2009

    • 著者名/発表者名
      國廣俊太, 平松拓也, 河野智謙
    • 学会等名
      日本農芸化学会2009年度大会
    • 発表場所
      福岡市
    • 年月日
      20090328-29
  • [学会発表] Peptidic copper chelator : Proposal of plant cell protection protocols based on the molecular mechanism2009

    • 著者名/発表者名
      Kagenishi, T., Yokawa, K., and Kawano, T.
    • 学会等名
      2nd Kyushu-Cranfield Joint Colloquium on Plant Cell Biology and Engineering
    • 発表場所
      Kitakyushu, Japan
    • 年月日
      20090325-27
  • [学会発表] Simulation of the plant cell responses to microbial physiologically active substances by using "NEURON" : Principles and ongoing approaches2009

    • 著者名/発表者名
      Yokawa, K., Kawano, T., and Bouteau, F.
    • 学会等名
      2nd Kyushu-Cranfield Joint Colloquium on Plant Cell Biology and Engineering
    • 発表場所
      Kitakyushu, Japan
    • 年月日
      20090325-27
  • [学会発表] シロイヌナズナ培養細胞におけるUVC誘導性サリチル酸情報伝達関連遺伝子の発現解析2009

    • 著者名/発表者名
      平松拓也, 河野智謙
    • 学会等名
      第50回日本植物生理学会年会
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 年月日
      2009-03-21
  • [学会発表] Salicylic acid signaling-mediated suppression of Rad51 expression in UV-C irradiated Arabidousis thaliana cells2008

    • 著者名/発表者名
      Hiramatsu, T., Terry, L. A., Yuasa, T., Kawano, T.
    • 学会等名
      BMB2008 : 第31回日本分子生物学会年会・第81回日本生化学会大会合同大会
    • 発表場所
      神戸ポートアイランド
    • 年月日
      20081209-12
  • [学会発表] Metal toxicity in plants : Proposal of plant cell protection protocols based on the molecular mechanism2008

    • 著者名/発表者名
      Kagenishi, T. and Kawano, T.
    • 学会等名
      Proceedings of 3rd Japan-Taiwan Joint International Symposium on Environmental Science and Technology 2008
    • 発表場所
      Kitakyushu, Japan
    • 年月日
      20081201-02
  • [学会発表] Role of trace elements during environmental oxidative stress responses in plant cells2008

    • 著者名/発表者名
      Hiramatsu, T., Yukihiro, M., Kadono, T. and Kawano, T.
    • 学会等名
      Proceedings of 3rd Japan-Taiwan Joint International Symposium on Environmental Science and Technology 2008
    • 発表場所
      Kitakyushu, Japan
    • 年月日
      20081201-02
  • [学会発表] Responses of living plants to increasing UV and ozone. Can we protect the crops and flora from environmental stresses through bioengineering approaches2008

    • 著者名/発表者名
      Kawano, T., Hiramatsu, T., Yokawan, K, L. Tanaka, and Tanaka. K.
    • 学会等名
      3rd Japan-Taiwan Joint International Symposium on Environmental Science and Technology 2008
    • 発表場所
      Kitakyushu, Japan
    • 年月日
      20081201-02
  • [学会発表] Monitoring of photochemical oxidants using model biomonitoring plants : a case study in Kitakyushu city2008

    • 著者名/発表者名
      Kawano, T.
    • 学会等名
      UOK-XJTU Joint Workshop on Environmental Science and Technology 2008
    • 発表場所
      Kitakyushu, Japan
    • 年月日
      20080728-30
  • [学会発表] Application of sensitive plant assay system for on-site monitoring of thephytotoxic intact of photochemical oxidants. (ポスター発表)2008

    • 著者名/発表者名
      Etoh, S., Yokawa, K and Kawano, T.
    • 学会等名
      UOK-XJTU Joint Workshop on Environmental Science and Technology 2008
    • 発表場所
      Kitakyushu, Japan
    • 年月日
      20080728-30
  • [学会発表] UVC-induced cell death mechanism in Arabidopsis and tobacco cell suspension culture2008

    • 著者名/発表者名
      Hiramatsu, T. and Kawano, T.
    • 学会等名
      UOK-XJTU Joint Workshop on Environmental Science and Technology 2008
    • 発表場所
      Kitakyushu, Japan
    • 年月日
      20080728-30
  • [学会発表] Prevention of copper-induced calcium influx by prion-drived peptide in suspension-cultured tobacco cells2008

    • 著者名/発表者名
      Kagenishi, T., Yokawa, K., Kuse, M., Isobe, M., Bouteau, F. and Kawano, T.
    • 学会等名
      UOK-XJTU Joint Workshop on Environmental Science and Technology 2008
    • 発表場所
      Kitakyushu, Japan
    • 年月日
      20080728-30
  • [学会発表] (2008) Oxidative and calcium signaling in plants exposed to UV and photochemical oxidants2008

    • 著者名/発表者名
      Kawano, T., Yukihiro, M., Hiramatsu, T., Etoh, S., Yokawa, K., Errakhi, R. and Bouteau, F.
    • 学会等名
      4th International Symposium on Plant Neurobiology
    • 発表場所
      Fukuoka, Japan
    • 年月日
      20080606-09
  • [学会発表] Anionchannel activity is necessary to induce ethylene synthesis. and progammed cell death in response to oxahc acid. (口頭発表)2008

    • 著者名/発表者名
      Errakhi, R., Meimoun,P., Lehner, A., Vidal, G., Briand, J., Corbi neau, F., Rona, J-P., Kawano, T., Bouteau, F.
    • 学会等名
      4th International Symposium on Plant Neurobiology
    • 発表場所
      Fukuoka, Japan
    • 年月日
      20080606-09
  • [学会発表] Inhibition of copper-induced calcium influx by prion-drived peptide in suspension-cultured tobacco cells2008

    • 著者名/発表者名
      Kagenishi, T., Yokawa, K. and Kawano, T.
    • 学会等名
      4th International Symposium on Plant Neurobiology
    • 発表場所
      Fukuoka, Japan
    • 年月日
      20080606-09
  • [学会発表] Oxidative stress and distortion of calcium signaling by ions of group 13 elements in tobacco cells2008

    • 著者名/発表者名
      Lin, C., Mori, I.C., and Kawano, T.
    • 学会等名
      4th International Symposium on Plant Neurobioloav
    • 発表場所
      Fukuoka, Japan
    • 年月日
      20080606-09
  • [学会発表] A roles of salicylic acid in UV-C induced cell death signaling2008

    • 著者名/発表者名
      Hiramatsu, T., Kadono, T., Yuasa, T. and Kawano, T.
    • 学会等名
      4th International Symposium on Plant Neurobiology
    • 発表場所
      Fukuoka, Japan
    • 年月日
      20080606-09
  • [学会発表] Chemihun,inescent and bioluminescent analysis of plant cell responses to reactive oxygen species produced by newly developped water conditioning apparatus equipped with titania-coated photocatalystic fibers2008

    • 著者名/発表者名
      Kagenishi, T., Yokawa, K., Lin, C., Tanaka, K, Tanaka, L. and Kawano, T.
    • 学会等名
      15th International Symposium on Bioluminescence and Chemiluminescence
    • 発表場所
      Shanghai, China
    • 年月日
      20080513-17
  • [学会発表] Effect of sugars on aluminum-induced oxidative burst and cell death in tomato suspension cells2008

    • 著者名/発表者名
      Kadono, T., Kawano, T., Yuasa, T. and Iwaya-Inoue, M.
    • 学会等名
      15th International Symposium on Bioluminescence and Chenuluminescence
    • 発表場所
      Shanghai, China
    • 年月日
      20080513-17
  • [学会発表] オゾン発生を伴う溶射による金属表面加工作業環境における安全性確認のための植物を用いたバイオモニタリングの試み2008

    • 著者名/発表者名
      衛藤晋平, 田中健一郎, 小山俊彦, 河野智謙
    • 学会等名
      日本農芸化学会2009年度大会
    • 発表場所
      福岡市
    • 年月日
      20080328-29
  • [学会発表] Ca2+シグナル伝達の初発反応2008

    • 著者名/発表者名
      河野智謙
    • 学会等名
      日本植物学会第72回大会シンポジウム「Ca2+シグナルから見た植物細胞の新しい姿」
    • 発表場所
      高知大学
    • 年月日
      20080000
  • [学会発表] 紫外線(UV-A)によるMicro-TbIn植物体及び培養細胞での遺伝子発現誘導2008

    • 著者名/発表者名
      平松拓也、LeonATbr, 角野貴志、湯淺高志、河野智謙
    • 学会等名
      日本植物学会第72回大会
    • 発表場所
      高知大学
    • 年月日
      2008-09-26
  • [学会発表] タバコ培養細胞におけるペルオキシアセチルナイトレート (PAN) 誘導性細胞死のメカニズム解明2008

    • 著者名/発表者名
      行広優、河野智謙
    • 学会等名
      日本植物学会第72回大会
    • 発表場所
      高知大学
    • 年月日
      2008-09-26
  • [学会発表] 北九州市における平成20年5月の光化学スモッグ注意報発令時に実施した、光化学オキシダントバイオアッセイ法の利用可能性試験2008

    • 著者名/発表者名
      衛藤晋平, 平松拓也, 陽川憲, 蔭西知子, 河野智謙
    • 学会等名
      日本農芸化学会2008年度西日本支部大会
    • 発表場所
      長崎大学
    • 年月日
      2008-07-05
  • [学会発表] オゾン感受性植物幼苗を利用した高感度の光化学オキシダントバイオアッセイ系の実証試験2008

    • 著者名/発表者名
      衛藤晋平, 平松拓也, 陽川憲, 河野智謙
    • 学会等名
      第45回化学関連支部合同九州大会
    • 発表場所
      北九州市
    • 年月日
      2008-07-05
  • [学会発表] Similarity between plant redox enzymes and copper-bound prion protein2008

    • 著者名/発表者名
      Kawano, T., Yokawa, K., Kagenishi, T.
    • 学会等名
      4th International Symposium on Plant Neurobiology (Satellite Session)
    • 発表場所
      Kitakyushu, Japan
    • 年月日
      2008-06-10
  • [学会発表] Abscisic acid-induced anion currents activation mediated by cyclic ADP-ribose/ ryanodine receptor (RyR) in Arabidopsis thaliana suspensions cells2008

    • 著者名/発表者名
      Vidal, G., Madiona, K., Meimou n, P., Lehner, A., Briand, J., Ka wano, T., F. Bouteau, Rona, J.-P.
    • 学会等名
      4th International Symposium on Plant Neurobiology (Satellite Session)
    • 発表場所
      Kitakyushu, Japan
    • 年月日
      2008-06-10

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公開日: 2010-06-11   更新日: 2016-04-21  

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