産業利用を目的とした遺伝子組換えポプラの野外実験

2010 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19208016
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 林産科学・木質工学
• 研究機関: 東京農業大学 (2009-2010); 京都大学 (2007-2008)
• 研究代表者: 林 隆久 東京農業大学, 応用生物科学部, 教授 (70231529)
• 研究分担者: 谷口 亨 森林総合研究所, 森林バイオ研究センター, 研究員 (00360470) ; 馬場 啓一 京都大学, 生存圏研究所, 助教 (20238223) ; 海田 るみ 東京農業大学, 応用生物科学部, 研究員 (00398885) ; 太田 誠一 京都大学, 大学院・農学研究科, 教授 (10346033) ; 磯貝 明 東京大学, 大学院・農学生命研究科, 教授 (40191879) ; 舘野 正樹 東京大学, 理学研究科, 准教授 (00179730) ; 吉田 正人 名古屋大学, 生命農学研究科, 准教授 (30242845) ; 富田 裕子 (半場 裕子) 京都工芸繊維大学, 学内共同利用センター, 准教授 (90314666) ; 古田 裕三 京都府立大学, 生命環境科学科, 准教授 (60343406) ; 菊池 彰 筑波大学, 大学院・生命環境科学研究科, 講師 (00400648) ; 西窪 伸之 独立行政法人理化学研究所, 植物科学センター, 研究員 (30392062) ; 荒川 圭太 北海道大学, 大学院・農学研究科, 准教授 (00241381) ; 加来 友美 京都大学, 生存圏研究所, 研究員 (10378911) ; 朴 龍又 京都大学, 生存圏研究所, 研究員 (00378910) ; 栗田 学 独立行政法人林木育種センター, 研究員 (40370829) ; 坪村 美代子 独立行政法人林木育種センター, 研究員 (70415040) ; 渡邊 和男 筑波大学, 大学院・生命環境科学研究科, 教授 (90291806) ; 間野 絵梨子 京都大学, 生存圏研究所, 研究員 (60447935)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2010
• キーワード: 組織構造 / 材形成

研究概要

キシログルカンを分解するキシログルカナーゼ(AaXEG2)を構成発現させたポプラを野外で4年間植栽した。発現レベルの変化、木部・葉・根の形態を解析した。発現のレベルは貧栄養土壌で高くなり、富貧栄養土壌で低くなった。葉は、陽葉の表現型を保った。プロテオミクスにより、全ての部位でストレスに関連する遺伝子の発現が増加したが、木部ではあて材に関するタンパク質の発現が認められた。木部の強度は、野生株と比べて減少し、枝を振動させると、振幅は長く続いた。

研究成果

• [雑誌論文] Hemicelluloses as recalcitrant components for saccharification in wood, Buckeridge MS and Goldman GH(eds.) (2011)
  • 著者名/発表者名: Hayashi T, Kaida R
  • 雑誌名: Routes to Cellulosic Ethanol, Springer Science ページ: 45-52
  • 査読あり
• [雑誌論文] Overexpression of xyloglucanase(AaXEG2) accelerates heteroblastic development in mangium leaves (2011)
  • 著者名/発表者名: Hartati S, Sudarmonowati E, Kaku T, Ikegaya H, Baba K, Kaida R, Hayashi T
  • 雑誌名: J Wood Sci 巻: 57 ページ: 463-469
  • 査読あり
• [雑誌論文] Improvement of fermentable sugar yields of mangium through transgenic overexpression of xyloglucanase (2011)
  • 著者名/発表者名: Kaku T, Kaida R, Baba K, Hartati S, Sudarmonowati E, Hayashi T
  • 雑誌名: J Wood Sci 巻: 57 ページ: 545-548
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enzymatic modification of plant cell wall polysaccharides (2011)
  • 著者名/発表者名: Obro J, Hayashi T, Mikkelsen JD
  • 雑誌名: Annual Plant Reviews 巻: 41 ページ: 367-388
  • 査読あり
• [雑誌論文] Meranti bakau as a potential wood species in Riau Peat Swamp Forest (2011)
  • 著者名/発表者名: Dwianto W, Fitria, Gunawan H, Hayashi T
  • 雑誌名: In Sustainable Management of Bio-resources in Tropical Peat-swamp Forest ページ: 25-41
  • 査読あり
• [雑誌論文] Plant fiber formation : state of the art, recent and expected progress and open questions (2011)
  • 著者名/発表者名: Gorshkova T, Brutch N, Chabbert B, Deyholos M, Hayashi T, Lev-Yadun S, Mellerowicz EJ, Morvan C, Neutelings G, Pilate G
  • 雑誌名: Critical Reviews in Plant Sciences 巻: 31 ページ: 201-228
  • 査読あり
• [雑誌論文] Functions of xyloglucan in plant cells (2011)
  • 著者名/発表者名: Hayashi T, Kaida R
  • 雑誌名: Mol Plant 巻: 4 ページ: 17-24
  • 査読あり
• [雑誌論文] Wood characteristic of superior sengon(Paraserianthes falcataria) collection and prospect of wood properties improvement through genetic engineering (2010)
  • 著者名/発表者名: Hartati NS, Sudarmonowati E, Fatriasari W, Hermiati E, Dwianto W, Kaida R, Baba K, Hayashi T
  • 雑誌名: Wood Res J 巻: 1 ページ: 104-108
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enlargement of individual cellulose microfibril in transgenic poplars overexpressing xyloglucanase (2010)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto R, Saito T, Isogai A, Kurita M, Kondo T, Taniguchi T, Kaida R, Baba K, Hayashi T
  • 雑誌名: J Wood Sci 巻: 57 ページ: 71-75
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhancing primary raw materials for biofuels (2010)
  • 著者名/発表者名: Hayashi T, Kaida R, Mistuda N, Ohme-Takagi M, Nishikubo N, Kidou S, Yoshida K
  • 雑誌名: Biomass to Biofuels ページ: 459-489
  • 査読あり
• [雑誌論文] Loosening xyloglucan prevents tensile stress in tree stem bending but accelerates the enzymatic degradation of cellulose (2010)
  • 著者名/発表者名: Hayashi T, Kaida R, Kaku T, Baba K
  • 雑誌名: Russian J Plant Physiol 巻: 57 ページ: 316-320
  • 査読あり
• [雑誌論文] Potential role for purple acid phosphatase in the dephosphorylation of wall proteins in tobacco cells (2010)
  • 著者名/発表者名: Kaida, R, Serada, S, Norioka, N, Norioka, S, Neumetzler, L, Pauly, M, Sampedro, J, Zarra, I, Hayashi, T, Kaneko, TS
  • 雑誌名: Plant Physiol 巻: 153 ページ: 603-610
  • 査読あり
• [雑誌論文] Acceleration of cell growth by xyloglucan oligosaccharides in suspension-cultured tobacco cells (2010)
  • 著者名/発表者名: Kaida R, Sugawara S, Negoro K, Maki H, Hayashi T, Kaneko TS
  • 雑誌名: Mol Plant 巻: 3 ページ: 549-554
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sucrose synthase is an integral component of the cellulose synthesis machinery (2010)
  • 著者名/発表者名: Fujii S, Hayashi T, Mizuno K
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol 巻: 51 ページ: 294-301
  • 査読あり
• [雑誌論文] Plasticity of xyloglucan composition in bean(Phaseolus vulgaris)-cultured cells during habituation and dehabituation to lethal concentrations of dichlobenil (2010)
  • 著者名/発表者名: Alonso-Simon A, Neumetzler L, Garcia-Angulo P, Encina AE, Acebes JL, Alvarez JM, Hayashi T
  • 雑誌名: Mol Plant 巻: 3 ページ: 603-609
  • 査読あり
• [雑誌論文] Proteomic analysis of the G-layer in poplar tension wood (2009)
  • 著者名/発表者名: Kaku T, Serada S, Baba K, Tanaka F, Hayashi T
  • 雑誌名: J. Wood Sci 巻: 55 ページ: 250-257
  • 査読あり
• [雑誌論文] Activation ofβ-glucan synthases by wall-bound purple acid phosphatase in tobacco cells (2009)
  • 著者名/発表者名: Kaida R, Satoh Y, Bulone V, Yamada Y, Kaku T, Hayashi T, Kaneko T
  • 雑誌名: Plant Physiol 巻: 150 ページ: 1822-1830
  • 査読あり
• [雑誌論文] Xyloglucan for generating tensile stress to bend tree stem (2009)
  • 著者名/発表者名: Baba K, Park WP, Kaku T, Kaida R, Takeuchi M, Yoshida M, Hosoo Y, Ojio Y, Okuyama T, Taniguchi T, Ohmiya Y, Kondo T, Shani J, Shoseyov O, Awano T, Serada S, Norioka N, Norioka S, Hayashi T
  • 雑誌名: Mol Plant 巻: 2 ページ: 893-903
  • 査読あり
• [雑誌論文] Loosening xyloglucan accelerates the enzymatic degradation of cellulose in wood (2009)
  • 著者名/発表者名: Kaida R, Kaku T, Baba K, Oyadomari M, Watanabe T, Nishida K, Kanaya T, Shani Z, Shoseyov O, Hayashi T
  • 雑誌名: Mol Plant 巻: 2 ページ: 904-909
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhancement of saccharification by overexpression of poplar cellulase in sengon (2009)
  • 著者名/発表者名: Kaida R, Kaku T, Baba K, Hartati S, Sudarmonowati E, Hayashi T
  • 雑誌名: J Wood Sci 巻: 55 ページ: 435-440
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enzymatic saccharification and ethanol production of Acacia mangium and Paraserianthes falcataria wood, and oil palm trunk (2009)
  • 著者名/発表者名: Kaida R, Kaku T, Baba K, Hayashi T
  • 雑誌名: J Wood Sci 巻: 55 ページ: 381-386
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enrichment of sugar content in melon fruits by hydrogen peroxide treatment (2009)
  • 著者名/発表者名: K Ozaki, A Uchida, T Takabe, F Shinagawa, Y Tanaka, T Takabe, T Hayashi, T Hattori, AK. Raid, T Takabe
  • 雑誌名: J Plant Physiol 巻: 166 ページ: 569-578
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cross-linking of plant cell walls with dehydrated fructose by smoke-heat treatment (2008)
  • 著者名/発表者名: T Hayashi, YW Park, A Isogai and T Nomura
  • 雑誌名: J Wood Sci 巻: 54 ページ: 90-93
  • 査読あり
• [雑誌論文] Biosafety assessment of transgenic poplars overexpressing xyloglucanase(AaXEG2) prior to field trials (2008)
  • 著者名/発表者名: T Taniguchi, Y Ohmiya, M, Kurita, M Tsubomura, T Kondo, YW Park, K Baba, T Hayashi
  • 雑誌名: J Wood Sci 巻: 54 ページ: 408-413
  • 査読あり
• [雑誌論文] Purple acid phosphatase in the walls of tobacco cells (2008)
  • 著者名/発表者名: R Kaida, T Hayashi, TS Kaneko
  • 雑誌名: Phytochem 巻: 69 ページ: 2546-2551
  • 査読あり
• [雑誌論文] Overexpression of DnaK from a halotolerant cyanobacterium Aphanothece halophytica enhances growth rate as well as abiotic stress tolerance of poplar plants (2008)
  • 著者名/発表者名: T Takabe T, A Uchida A, F Shinagawa, Y Terada, H Kajita, Y Tanaka, T Takabe, T Hayashi, T Kawai, T Takabe
  • 雑誌名: Plant Growth Reg 巻: 56 ページ: 265-273
  • 査読あり
• [雑誌論文] Overexpression of poplar cellulase accelerates growth and disturbs the closing movements of leaves in sengon (2008)
  • 著者名/発表者名: S Hartati, E Sudarmonowati E, YW Park YW, T Kaku, R Kaida, K Baba, T Hayashi
  • 雑誌名: Plant Physiol 巻: 147 ページ: 552-561
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhancement of saccharification by overexpression of various endoglycanase in poplar (2008)
  • 著者名/発表者名: T Hayashi, R Kaida, T Kaku, K Baba
  • 雑誌名: J Brasil Sci 巻: 55 ページ: 145-149
  • 査読あり
• [雑誌論文] Xyloglucan : The molecular muscle of trees (2008)
  • 著者名/発表者名: EJ Mellerowicz, P Immerzeel, T Hayashi
  • 雑誌名: Annals Bot 巻: 102 ページ: 659-665
  • 査読あり
• [雑誌論文] 遺伝子組換え樹木の野外試験-キシログルカナーゼの過剰発現による高セルロース含量ポプラ- (2008)
  • 著者名/発表者名: 谷口亨、林隆久
  • 雑誌名: BRAINテクノニュース 巻: 130 ページ: 22-26
• [雑誌論文] 高セルロース含量ギンドロ(Populus alba L.)の隔離ほ場栽培試験 (2008)
  • 著者名/発表者名: 谷口亨
  • 雑誌名: 北海道の林木育種 巻: Vol.51No.1 ページ: 32-34
• [雑誌論文] 遺伝子組換えポプラの隔離ほ場試験の開始 (2007)
  • 著者名/発表者名: 谷口亨
  • 雑誌名: 林木の育種 巻: 224 ページ: 31-33
• [雑誌論文] Increase in XET activity in bean(Phaseolus vulgaris L.) cells habituated to dichlobenil (2007)
  • 著者名/発表者名: A Alonso-Simon, P Garcia-Angulo, AE Encina, JM Alvarez, JL Acebes and T Hayashi
  • 雑誌名: Planta 巻: 226 ページ: 765-771
  • 査読あり
• [雑誌論文] Xyloglucan Endo-transglycosylase(XET) Functions in Gelatinous Layers of Tension Wood Fibers in Poplar. A Glimpse into the Mechanism of the Balancing Act of Trees (2007)
  • 著者名/発表者名: N Nishikubo, T Awano, A Banasiak, V Bourquin, F Ibatullin, R Funada, H Brumer, TT Teeri, T Hayashi, B Sundberg and EJ Mellerowicz
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol 巻: 48 ページ: 843-855
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural organization and a standardized nomenclature for plant endo-1, 4-β-glucanases(cellulases) of glycosyl hydrolase family 9 (2007)
  • 著者名/発表者名: BR Urbanowicz, AB Bennett, E del Campillo, C Catala, T Hayashi, B Henrissat, H Hofte, SJ McQueen-Mason, SE Patterson, O Shoseyov, TT Teeri and JKC Rose
  • 雑誌名: Plant Physiology 巻: 144 ページ: 1693-1696
  • 査読あり
• [雑誌論文] Analyses of leaves from open field-grown transgenic poplars overexpressing xyloglucanase
  • 著者名/発表者名: Kaku T, Baba K, Taniguchi T, Kurita M, Konagaya K, Ishii K, Kondo T, Serada S, Iizuka H, Kaida R, Taji T, Sakata Y, Hayashi T
  • 雑誌名: J Wood Sci
  • DOI: DOI:10.1007/s10086-011-1247-1・2012
  • 査読あり
• [学会発表] キシログルカナーゼを過剰発現させた組換えポプラの野外での成長と根萌芽の発生について (2011)
  • 著者名/発表者名: 谷口亨・栗田学・小長谷賢一・石井克明・舟橋史晃・太田誠一・馬場啓一・加来友美・海田るみ・林隆久
  • 学会等名: 第122回森林学会大会
  • 発表場所: 静岡大学
  • 年月日: 20110325-28
• [学会発表] キシログルカナーゼ過剰発現ポプラの隔離ほ場栽培試験 (2010)
  • 著者名/発表者名: 谷口亨、栗田学、近藤禎二、石井克明、太田誠一、馬場啓一、林隆久
  • 学会等名: 第28回日本植物細胞分子生物学会大会・シンポジウム
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 20100902-03
• [学会発表] Occurrence of xyloglucan in the cellulose microfibrils of the secondary wall (2010)
  • 著者名/発表者名: Hayashi T and Kaida R
  • 学会等名: XII Cell Wall Meeting
  • 発表場所: Porto, Portogal
  • 年月日: 2010-07-27
• [学会発表] キシログルカナーゼ過剰発現ポプラの食葉性昆虫に対する摂食試験 (2008)
  • 著者名/発表者名: 谷口亨、栗田学、林隆久、馬場啓一、近藤禎二
  • 学会等名: 第26回日本植物細胞分子生物学会大会・シンポジウム
  • 発表場所: 大阪大学
  • 年月日: 20080901-02
• [学会発表] さまざまな細胞壁分解酵素を発現する組換えポプラ (2008)
  • 著者名/発表者名: 林隆久、馬場啓一
  • 学会等名: 理研シンポジウム
  • 発表場所: 理研横浜
  • 年月日: 2008-02-18
• [学会発表] Xyloglucan creates tensile stress in the secondary wall (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Hayashi, M. Takeuchi, Y. W. Park, T. Kaku, M. Yoshida, T. Awano, R. Kaida, K. Baba
  • 学会等名: XI Cell Wall Meeting 15^<th>
  • 発表場所: Copenhagen, Denmark
  • 年月日: 20070800
• [学会発表] Current situation of researches on genetically modified trees in Japan (2007)
  • 著者名/発表者名: 林隆久
  • 学会等名: フィーラム:少資源国日本のバイオマス研究、日本分子生物学会生化学会合同大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2007-12-14
• [図書] 森をとりもどすために2 (2010)
  • 著者名/発表者名: 林隆久
  • 総ページ数: 171
  • 出版者: 海青社
• [図書] 森をとりもどすために (2008)
  • 著者名/発表者名: 林隆久
  • 出版者: 海青社