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2020 年度 実績報告書

セントポーリア温度降下障害における温度センサーの同定と液胞崩壊過程の解明

研究課題

研究課題/領域番号 20K06706
研究機関東京大学

研究代表者

三村 徹郎  東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 特任研究員 (20174120)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2021-03-31
キーワードセントポーリア / 温度降下障害 / 液胞 / カルシウムイオン / MCAチャンネル / オーキシン / 柵状細胞
研究実績の概要

イワタバコ科のセントポーリアの葉は、冷たい水が葉にかかると褐色に変化する。我々は、この現象が、急激な温度降下により①外部から機械受容Ca2+チャンネルを通して、柵状細胞へCa2+が流入し、②それが液胞を数分で崩壊させることで、③葉緑体が不可逆的な損傷を受けた結果であることを証明した。本研究では、反応が早く、観察が容易なこの温度感受の性質を利用して、
まず1)植物が温度変化を感知する機構を明らかにすることを目指した。既にシロイヌナズナ機械受容イオンチャンネルMCAのホモログが、この温度降下障害と密接に関連する可能性を示唆する証拠を得ている。MCAが温度センサーとして働く可能性を検証するために、ゼニゴケにセントポーリアの2つのMCAチャンネル遺伝子を導入してみたが、残念ながら、ゼニゴケ細胞は期待したような温度感受性は示さなかった。また、セントポーリアのCa2+チャンネルの全体像を明らかにするために、ゲノム解読を始めた。
今年度は、研究の場を神戸大学から東京大学に移したため、実験材料の状態回復に時間が掛かったが、その後以下のことを試みた。2)セントポーリア形質転換系の確立。最終的には、形質転換系を用いて、原因となる機構に人為的変更を加えて証明する必要ある。セントポーリアの形質転換については、現状では論文は存在するが、多くの研究室で成功していない。今期は無菌化系統を用いず、セントポーリアの高い再生能を利用して、形質転換系を作成することを試みた。形質転換に有効と思われるカルス様細胞の作出をするために、オーキシン処理、ヒストンアセチル化酵素の阻害剤処理、オーキシン情報伝達系の阻害剤などの処理で、どのような結果が出るかを試みたが、形質転換に利用できるようなカルス様細胞は作成できなかった。今後、さらにこれらの薬剤処理を組み合わせた実験を進める予定である。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2020

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件) 学会発表 (5件)

  • [雑誌論文] Calcium dynamics during trap closure visualized in transgenic Venus flytrap2020

    • 著者名/発表者名
      Suda Hiraku、Mano Hiroaki、Toyota Masatsugu、Fukushima Kenji、Mimura Tetsuro、Tsutsui Izuo、Hedrich Rainer、Tamada Yosuke、Hasebe Mitsuyasu
    • 雑誌名

      Nature Plants

      巻: 6 ページ: 1219~1224

    • DOI

      10.1038/s41477-020-00773-1

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Visualization of seasonal shifts of phosphorus re-translocation and overwintering recycling in a shortened annual cycle system of the deciduous poplar tree (Populus alba L.)2020

    • 著者名/発表者名
      Kurita Yuko、Kanno Satomi、Sugita Ryohei、Hirose Atsushi、Ohnishi Miwa、Ishizaki Kimitsune、Fukaki Hidehiro、Tanoi Keitaro、Nakanishi Tomoko M.、Baba Kei’ichi、Mimura Tetsuro
    • 雑誌名

      BioRxiv

      巻: 10.1101 ページ: 20.04.12.038562

    • DOI

      10.1101/2020.04.12.038562

  • [雑誌論文] 植物細胞におけるアルカロイドの単一細胞質量分析 (Single-cell metabolome analysis in plants)2020

    • 著者名/発表者名
      山本浩太郎、三村徹郎
    • 雑誌名

      植物の生長調節

      巻: 55 ページ: 100~104

  • [学会発表] 食虫植物の栄養塩認識機構の解析2020

    • 著者名/発表者名
      三村徹郎、市川紗季、谷口裕志、公手晃太郎、安井悦子、篠田亜貴子、石崎公庸、深城英弘、大西美輪
    • 学会等名
      (公社)日本植物学会第84回大会
  • [学会発表] 短縮周年系で育成したポプラの木部構造と遺伝子発現の関係2020

    • 著者名/発表者名
      馬場啓一、栗田悠子、永野惇、三村徹郎
    • 学会等名
      (公社)日本植物学会第84回大会
  • [学会発表] ポプラ短縮周年系を用いた季節的なリン転流機構の解明と野外RNA-Seqとの比較2020

    • 著者名/発表者名
      栗田悠子、馬場啓一、手塚あゆみ、大西美輪、石崎公庸、深城英弘、三村徹郎、永野惇
    • 学会等名
      (公社)日本植物学会第84回大会
  • [学会発表] ニチニチソウにおけるアルカロイド代謝機構の解析2020

    • 著者名/発表者名
      山本浩太郎、Carlos Eduardo Rodriguez Lopez、Dagny Grzech、鵜崎真妃、Lorenzo Caputi、三村徹郎、山崎真巳、Sarah E. O'connor
    • 学会等名
      (公社)日本植物学会第84回大会
  • [学会発表] 薬用植物ニチニチソウをモデルとしたアルカロイド代謝分化過程の解析2020

    • 著者名/発表者名
      鵜崎真妃、山本浩太郎、村上明男、大西美輪、七條千津子、高橋勝利、石崎公庸、深城英弘、三村徹郎、平井優美
    • 学会等名
      (公社)日本植物学会第84回大会

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公開日: 2021-12-27  

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