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2022 年度 実績報告書

植物の栄養感知機構の解明と栄養応答統御

研究課題

研究課題/領域番号 19H05637
研究機関東京大学

研究代表者

藤原 徹  東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 教授 (80242163)

研究分担者 三輪 京子  北海道大学, 地球環境科学研究院, 准教授 (50570587)
高野 順平  大阪公立大学, 大学院農学研究科, 教授 (70532472)
研究期間 (年度) 2019-06-26 – 2024-03-31
キーワード栄養感知機構 / 下流現象 / 成長制御 / 数理モデル / リボソーム
研究実績の概要

本研究では栄養感知の分子機構の解明と感知に伴って起こる現象の普遍的な解析を(1)細胞内、(2)細胞膜、(3)細胞壁の3つコンパートメントごとに進めきている。本年度の成果の概略を記す。(1)細胞内感知機構の構造的理解としてはホウ素依存的に起こるリボソームのAUGUAA上での停止後に起こるmRNA分解について、変異株から得られた原因遺伝子の一つがAUGUAAを持つmRNA上で停止したリボソームの周辺でmRNAを切断する可能性を調査するために、当該遺伝子がコードするタンパク質の断片を大腸菌で発現させ得られたタンパク質のRNA分解活性を調査したところ、分解活性があることが見出された。さらに当該変異株での分解されたmRNA断片の網羅解析を行ったところ、NIP5;1 mRNAの分解に影響を及ぼすことが確認された。また、ホウ素濃度を変化させたときの翻訳調節の網羅解析を行い、多くの遺伝子が翻訳制御を受けていることが明らかになった。 (2)細胞膜:細胞膜に局在するホウ素輸送体BOR1はホウ素濃度が高まると細胞内に選択的に取り込まれ分解される。BOR1と相互作用するタンパク質を解析するための各種系統の解析を行った。(3)細胞壁:ホウ素欠乏での生育が野生型よりも優れた複数のシロイヌナズナ変異株について、ペクチン含量等に異常があることが見出されている。本年度についても継続的に変異株について、原因遺伝子やその遺伝子産物の機能についての推定を進めた。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

3つの研究項目について新たな知見が得られており、また論文発表も進んでいることから、概ね順調に進展していると考えている。

今後の研究の推進方策

当初の計画に従って研究を進めていく予定である。

  • 研究成果

    (21件)

すべて 2024 2023 2022

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 4件)

  • [雑誌論文] Novel lignin-based extracellular barrier in glandular trichome2024

    • 著者名/発表者名
      Hao Ning、Yao Hongxin、Suzuki Michio、Li Baohai、Wang Chunhua、Cao Jiajian、Fujiwara Toru、Wu Tao、Kamiya Takehiro
    • 雑誌名

      Nature Plants

      巻: 10 ページ: 381-389

    • DOI

      10.1038/s41477-024-01626-x

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Transcriptome Analysis of Rice Root Tips Reveals Auxin, Gibberellin and Ethylene Signaling Underlying Nutritropism2024

    • 著者名/発表者名
      Yamazaki Kiyoshi、Ohmori Yoshihiro、Takahashi Hirokazu、Toyoda Atsushi、Sato Yutaka、Nakazono Mikio、Fujiwara Toru
    • 雑誌名

      Plant And Cell Physiology

      巻: 65(4) ページ: 671-679

    • DOI

      10.1093/pcp/pcae003

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Boric acid intercepts 80S ribosome migration from AUG-stop by stabilizing eRF12024

    • 著者名/発表者名
      Tanaka Mayuki、Yokoyama Takeshi、Saito Hironori、Nishimoto Madoka、Tsuda Kengo、Sotta Naoyuki、Shigematsu Hideki、Shirouzu Mikako、Iwasaki Shintaro、Ito Takuhiro、Fujiwara Toru
    • 雑誌名

      Nature Chemical Biology

      巻: 20 ページ: 605-614

    • DOI

      10.1038/s41589-023-01513-0

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Global ribosome sequencing analysis of Arabidopsis mutant having mutation in a ribosomal protein uL13: boron-dependent growth change and expression of boron transporter gene2023

    • 著者名/発表者名
      福田寛史
    • 学会等名
      The 33rd International Conference on Arabidopsis Research
    • 国際学会
  • [学会発表] Quantitative analysis of the feeding behavior of herbivorous insects on Arabidopsis leaves reveals detailed mechanisms of trichomes contribution to plant defense2023

    • 著者名/発表者名
      反田直之
    • 学会等名
      The 33rd International Conference on Arabidopsis Research
    • 国際学会
  • [学会発表] 種子の大きさと鞘内の種子の充填率を制御する遺伝子の同定・機能解析と栄養の影響2023

    • 著者名/発表者名
      福田 寛史、山崎 清志、藤原 徹
    • 学会等名
      日本土壌肥料学会2023年度愛媛大会
  • [学会発表] シロイヌナズナにおけるホウ素輸送体NIP5:1のホウ素に応答したmRNA分解に関与する遺伝子の同定2023

    • 著者名/発表者名
      田中真幸・Saul Sotomayor・反田直之・藤原 徹
    • 学会等名
      日本土壌肥料学会2023年度愛媛大会
  • [学会発表] Ribosome profiling of ribosomal protein mutant of Arabidopsis thaliana: Effect of uL13z on boron-dependent growth, translation and ribosome stalling2023

    • 著者名/発表者名
      福田寛史
    • 学会等名
      Taiwan-Japan Plant Biology 2023
    • 国際学会
  • [学会発表] "Consideration on spatial distribution of boron transporters in epidermal cells"2023

    • 著者名/発表者名
      反田直之
    • 学会等名
      ホウ素栄養研究会 2023
  • [学会発表] 不均一栄養環境下での根系の非破壊観察を 可能にする栽培デバイスの開発2023

    • 著者名/発表者名
      反田直之
    • 学会等名
      植物の栄養研究会
  • [学会発表] 数理モデルによる細胞レベルでの代謝ロジスティクスの推定 -ホウ素-2023

    • 著者名/発表者名
      反田直之
    • 学会等名
      日本植物学会第87回大会
  • [学会発表] Nutrient-dependent regulation of transporter gene expression through combination of translational and transcriptional regulation2023

    • 著者名/発表者名
      Mayuki Tanaka, Naoyuki Sotta, Toru Fujiwara
    • 学会等名
      The 28th Annual Meeting of the RNA Society
    • 国際学会
  • [学会発表] Phenotypes of ribosomal protein mutants in response to nitrogen deficiency in Arabidopsis thaliana2023

    • 著者名/発表者名
      Shuying LI, Hirofumi Fukuda, Naoyuki Sotta, Dichao Ma, and Toru Fujiwara.
    • 学会等名
      第65回日本植物生理学会年会
  • [学会発表] Study on the Arabidopsis shoot growth improvement under 2-D clinostat2023

    • 著者名/発表者名
      Yunshu Wang, Marcel Pascal Beier, Yoshihiro Ohmori, Motoyuki Ishimori, and Toru Fujiwara
    • 学会等名
      第65回日本植物生理学会年会
  • [学会発表] 80Sリボソームによる5’非翻訳領域のスライディング機構2023

    • 著者名/発表者名
      "Mayuki Tanaka, Takeshi Yokoyama, Hironori Saito, Madoka Nishimoto, Kengo Tsuda, Naoyuki Sotta, Hideki Shigematsu, Mikako Shirouzu, Shintaro Iwasaki, Takuhiro Ito, and Toru Fujiwara"
    • 学会等名
      第65回日本植物生理学会年会
  • [学会発表] ホウ素依存的リボソーム停滞に伴うRNA分解を担うribonucleaseの標的解析2023

    • 著者名/発表者名
      反田直之
    • 学会等名
      第11回 植物RNAネットワークシンポジウム
  • [学会発表] Scanning of AUG by the 80S ribosome: the case of NIP5;1 having AUGUAA in the 5' untranslated region2022

    • 著者名/発表者名
      田中真幸
    • 学会等名
      日本RNA学会
  • [学会発表] ホウ素輸送体NIP5:1のホウ素濃度依存的な翻訳制御に関与する遺伝子の同定2022

    • 著者名/発表者名
      田中真幸、反田直之、藤原 徹
    • 学会等名
      日本土壌肥料学会2022年度東京大会
  • [学会発表] Arabidopsis thaliana RPL13aC regulates root system architecture through shoot potassium accumulation2022

    • 著者名/発表者名
      Dichao Ma, Hirofumi Fukuda, Naoyuki Sotta, Toru Fujiwara
    • 学会等名
      第64回日本植物生理学会年会(仙台年会)
  • [学会発表] Involvement of Ribosomal Protein uL13 in Regulation of boron-dependent translationリボソームタンパクuL13はシロイヌナズナの地上部でみられるホウ素栄養に応 じた翻訳制御に関与する2022

    • 著者名/発表者名
      福田寛史 , 反田直之 , 田中真幸 , 千葉由佳子 , 三輪京子 , 山下由衣 , 内藤哲 , 藤原徹
    • 学会等名
      第64回日本植物生理学会年会(仙台年会)
  • [学会発表] シロイヌナズナホウ素トランスポーター,NIP5:1 のホウ素依存的 mRNA 分解に関与する遺伝子の同定 Identification of genes involved in boron-dependent mRNA degradation of the boron transporter NIP5:1 in Arabidosis thaliana2022

    • 著者名/発表者名
      Mayuki Tanaka, Sotomayor Leyton Saul, Naoyuki Sotta, Toru Fujiwara
    • 学会等名
      第64回日本植物生理学会年会(仙台年会)

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公開日: 2024-12-25  

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