植物の無機栄養ホメオスタシスと成長の統合的理解と仮説検証

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21228002
• 研究種目: 基盤研究(S)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 植物栄養学・土壌学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 藤原 徹 東京大学, 農学生命科学研究科, 教授 (80242163)
• 研究期間 (年度): 2009-05-11 – 2014-03-31
• キーワード: シロイヌナズナ / 栄養感知 / 数理モデル / 予測 / 実証 / 低栄養適応 / トランスポーター局在 / 輸送制御

研究概要

本研究は植物に必要な無機栄養素のホメオスタシス機構について、様々な深さでの研究を行ったものである。比較的未解明な元素については、ホメオスタシスに重要な新規遺伝子を同定、解析した。これまでに研究蓄積のあるホウ素輸送については、トランスポーターの蓄積制御やホウ素受容機構についての新たな知見を得た。さらに、ホウ素については、トランスポーターの局在や蓄積等の特性を考慮した数理モデルを構築し、モデルを基に未知の現象を予測し、実験的にそのような現象を確認した。全体として、様々な深さでの研究を通じ、数種類の必須元素について重要な遺伝子を見いだすと共に植物の栄養研究に新たな方向性をもたらした。

研究成果

• [雑誌論文] Establishment of an in planta magnesium monitoring system using CAX3 promoter-luciferase in Arabidopsis (2012)
  • 著者名/発表者名: Kamiya, T., Yamaguchi, M., Yokota-Hirai, M. and Fujiwara, T.
  • 雑誌名: Journal of Experimental Botany 巻: 63(1) ページ: 355-63
  • DOI: 10.1093/jxb/err283
  • 査読あり
• [雑誌論文] VvBOR1, the Grapevine Ortholog of AtBOR1, Encodes and Efflux Boron Transporter That is Differencially Expressed Throughout Reproductive Development of Vitis vinifera L (2012)
  • 著者名/発表者名: Perez-Castro, R., Kasai, K., Gainza-Cortes, F., Ruiz-Lara, S., Casaretto, J., Pena-Cortes, H., Tapia, J. and Fujiwara, T. Gonzalez E.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol 巻: 53 ページ: 485-494
  • DOI: 10.1093/pcp/pcs001
  • 査読あり
• [雑誌論文] Polar localization and endocytic degradation of a boron transporter BOR1 dependent on specific tyrosine residues (2012)
  • 著者名/発表者名: Yoshinari, A., Kasai, K., Fujiwara, T., Naito, S. and Takano, J.
  • 雑誌名: Plant Signal Behav 巻: 7 ページ: 46-9
  • DOI: 10.4161/psb.7.1.18527
  • 査読あり
• [雑誌論文] Expression of the Arabidopsis Borate Efflux Transporter Gene, AtBOR4, in Rice Affects the Xylem Loading of Boron and Tolerance to Excess Boron (2011)
  • 著者名/発表者名: Kajikawa, M., Fujibe, T., Uraguchi, S., Miwa, K. Fujiwara, T.
  • 雑誌名: Biosci. Biotechnol. Biochem. 巻: 75 ページ: 2421-2423
  • DOI: 10.1271/bbb.110629
  • 査読あり
• [雑誌論文] Condensin II alleviates DNA damage and is essential for tolerance of B overload stress in Arabidopsis thaliana (2011)
  • 著者名/発表者名: Sakamoto, T., Tsujimoto-Inui, Y., Uraguchi, S., Yoshizumi, T., Matsunaga, S., Matsui, M., Umeda, M., Fukui, K. Fujiwara, T.
  • 雑誌名: Plant Cell 巻: 23 ページ: 3533-46
  • DOI: 10.1105/tpc.111.086314
  • 査読あり
• [雑誌論文] Boron-Dependent Degradation of NIP5 ; 1 mRNA for Acclimation to Excess Boron Conditions in Arabidopsis (2011)
  • 著者名/発表者名: Tanaka, M., Takano, J., Chiba, Y., Lombardo, F., Ogasawara, Y., Onouchi, H., Naito, S. and Fujiwara, T.
  • 雑誌名: Plant Cell 巻: 23(9) ページ: 3547-59
  • DOI: 10.1105/tpc.111.088351
  • 査読あり
• [雑誌論文] Role of overexpressed BOR4, a boron exporter, in tolerance to high level of boron in shoots (2011)
  • 著者名/発表者名: Miwa, K. and Fujiwara, T.
  • 雑誌名: Soil Sci. Plant Nutr 巻: 57(4) ページ: 558-565
  • DOI: 10.1080/00380768.2011.596473
  • 査読あり
• [雑誌論文] High boron-induced ubiquitination regulates vacuolar sorting of the BOR1 borate transporter in Arabidopsis thaliana (2011)
  • 著者名/発表者名: Kasai K, Takano J, Miwa K, Toyoda A, Fujiwara T.
  • 雑誌名: J Biol Chem 巻: 286(8) ページ: 6175-6183
  • DOI: 10.1074/jbc.M110.184929
  • 査読あり
• [雑誌論文] Suppression of a NAC-Like Transcription Factor Gene Improves Boron- Toxicity Tolerance in Rice (2011)
  • 著者名/発表者名: Ochiai K, Shimizu A, Okumoto Y, Fujiwara T, Mato, T.
  • 雑誌名: Plant Physiol 巻: 156(3) ページ: 1457-1463
  • DOI: 10.1104/pp.110.171470
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rice ABCG43 Is Cd Inducible and Confers Cd Tolerance on Yeast (2011)
  • 著者名/発表者名: Oda K, Otani M, Uraguchi S, Akihiro T, Fujiwara T.
  • 雑誌名: Biosci. Biotech. Biochem. 巻: 75 ページ: 1211-1213
  • DOI: 10.1271/bbb.110193
  • 査読あり
• [雑誌論文] A novel allele of the Arabidopsis phytochelatin synthase 1 gene conferring high sensitivity to arsenic and antimony (2011)
  • 著者名/発表者名: Kamiya, T. and Fujiwara, T.
  • 雑誌名: SoilSci. Plant Nutr. 巻: 57 ページ: 272-278
  • DOI: 10.1080/00380768.2011.576398
  • 査読あり
• [雑誌論文] Low-affinity cation transporter (OsLCT1) regulates cadmium transport into rice grains (2011)
  • 著者名/発表者名: Uraguchi S, Kamiya T, Sakamoto T, Kasai K, Sato Y, Nagamura Y, Yoshida A, Kyozuka J, Ishikawa S, Fujiwara T
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 巻: 108 ページ: 20959-20964
  • DOI: 10.1073/pnas.1116531109
  • 査読あり
• [雑誌論文] Arabidopsis thaliana 26S Proteasome Subunits RPT2a and RPT5a Are Crucial for Zinc Deficiency-Tolerance (2011)
  • 著者名/発表者名: Sakamoto, T., Kamiya, T., Sako, K., Yamaguchi, J., Yamagami, M. and Fujiwara, T
  • 雑誌名: Biosci. Biotech. Biochem 巻: 75 ページ: 561-567
  • DOI: 10.1271/bbb.100794
  • 査読あり
• [雑誌論文] Significant contribution of boron stored in seeds to initial growth of rice seedlings (2011)
  • 著者名/発表者名: Uraguchi, S. and Fujiwara, T
  • 雑誌名: Plant Soil 巻: 340 ページ: 435-442
  • DOI: 10.1007/s1104-010-0614-9
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of molybdenum deficiency and defects in molybdate transporter MOT1 on transcript accumulation and nitrogen/sulphur metabolism in Arabidopsis thaliana (2011)
  • 著者名/発表者名: Ide Y, Kusano M, Oikawa A, Fukushima A, Tomatsu H, Saito K, Hirai MY, Fujiwara, T
  • 雑誌名: J. Exp. Bot 巻: 62 ページ: 1483-1497
  • DOI: 10.1093/jxb/erq345
  • 査読あり
• [雑誌論文] Boron transport in plants : co-ordinated regulation of transporters (2010)
  • 著者名/発表者名: Miwa, K., and Fujiwara, T
  • 雑誌名: Ann. Bot 巻: 105 ページ: 1103-1108
  • DOI: 10.1093/aob/mcq044
  • 査読あり
• [雑誌論文] Polar localization and degradation of Arabidopsis boron transporters through distinct trafficking pathways (2010)
  • 著者名/発表者名: Takano J, Tanaka M, Toyoda A, Miwa K, Kasai K, Fuji K, Onouchi H, Naito S, and Fujiwara T
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 巻: 107 ページ: 5220-5225
  • DOI: 10.1073/pnas.0910744107
  • 査読あり
• [雑誌論文] NIP1;1, an aquaporin homolog, determines the arsenite sensitivity of Arabidopsis thaliana (2009)
  • 著者名/発表者名: Kamiya T, Tanaka M, Mitani N, Ma JF, Maeshima M, Fujiwara T
  • 雑誌名: J. Biol. Chem 巻: 284 ページ: 2114-2120
  • DOI: 10.1074/jbc.M806881200
  • 査読あり
• [学会発表] シロイヌナズナの根のホウ素輸送のモデル化 (2013)
  • 著者名/発表者名: Toru Fujiwara Veronica Grieneisen, Stan Maree
  • 学会等名: 日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2013-03-16
• [学会発表] Functional Study of Boron in Root Growth of Arabidopsis mur1 mutant (2012)
  • 著者名/発表者名: Ying Shi Liang, Mayuki Tanaka, Kyoko Miwa, Toshiro Matsunaga, Akitoshi Iwamoto, and Toru Fujiwara
  • 学会等名: 日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2012-03-16
• [学会発表] ホウ酸トランスポーターBOR1 の極性欠損変異体の解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 笠井光治, 高野順平, 藤原 徹
  • 学会等名: 日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2012-03-16
• [学会発表] 高 Mg/Ca 比に感受性を示す新規シロイヌナズナ変異体の特徴とその解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 小田紘士郎, 神谷岳洋, 藤原徹
  • 学会等名: 日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2012-03-16
• [学会発表] シロイヌナズナのホウ素輸送体 NIP5;1 遺伝子のホウ素に応答したmRNA 蓄積の制御機構 (2012)
  • 著者名/発表者名: 田中 真幸, 高野 順平, 千葉由佳子, 尾之内均, 内藤 哲, 藤原 徹
  • 学会等名: 日本植物生理学会年
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2012-03-16
• [学会発表] セシウム輸送を担うトランスポーター (2011)
  • 著者名/発表者名: 藤原徹
  • 学会等名: 日光シンポジウム
  • 発表場所: 日光
  • 年月日: 2011-12-18
• [学会発表] シロイヌナズナホウ素の輸送体 NIP5;1 および NIP6;の二重変異株から明らかになったホウ素輸送制御機構 (2011)
  • 著者名/発表者名: 田中 真幸, 藤原 徹
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会 2011 つくば大会
  • 発表場所: つくば
  • 年月日: 2011-08-08
• [学会発表] 植物ホウ酸トランスポーターBOR1の極性局在に関わるドメインの同定 (2011)
  • 著者名/発表者名: 笠井 光治, 高野 順平, 藤原 徹
  • 学会等名: 第6回トランスポーター研究会年会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2011-06-11
• [学会発表] Regulation of mRNA accumulation of NIP5;1 in response to boron (2011)
  • 著者名/発表者名: 藤原 徹
  • 学会等名: 日中植物栄養ワークショップ
  • 発表場所: 岡山
  • 年月日: 2011-03-28
• [学会発表] シロイヌナズナのマグネシウム欠乏応答機構の解明 (2011)
  • 著者名/発表者名: 神谷岳洋, 平井(横田)優美, 藤原徹
  • 学会等名: 第52回植物生理学会年会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2011-03-20
• [学会発表] ホウ素, モリブデントランスポーターの構造と機能 (2010)
  • 著者名/発表者名: 藤原 徹
  • 学会等名: Biochemistry and Molecular Biology 2010
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2010-12-07
• [学会発表] Polar localization and degradation of boron transporters in Arabidopsis (2010)
  • 著者名/発表者名: Takano, J., Kasai, K., Tanaka, M., Miwa K. and Fujiwara, T
  • 学会等名: International Workshop on Plant Membrane Biology XV
  • 発表場所: アデレード(オーストラリア)
  • 年月日: 2010-09-20
• [学会発表] Mg deficiency response in Arabidopsis (2010)
  • 著者名/発表者名: Kamiya, T., Hirai MY and Fujiwara, T
  • 学会等名: International Workshop on Plant Membrane Biology XV
  • 発表場所: アデレード(オーストラリア)
  • 年月日: 2010-09-20
• [学会発表] Mechamisms of boron-regulated expression of NIP5;1, a boric acid channel, in Arabidopsis thaliana (2010)
  • 著者名/発表者名: Tanaka, M., and Fujiwara, T
  • 学会等名: International Workshop on Plant Membrane Biology XV
  • 発表場所: アデレード(オーストラリア)
  • 年月日: 2010-09-20
• [学会発表] ホウ素栄養の分子生理の温故知新 (2010)
  • 著者名/発表者名: 藤原徹
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会 2010年度北海道大会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2010-09-07
• [学会発表] Boron transporters : Identification, regulation and application for improvement of plant growth (2010)
  • 著者名/発表者名: 藤原徹
  • 学会等名: 19th World Congress of Soil Science
  • 発表場所: ブリスベン・オーストラリア
  • 年月日: 2010-08-05
• [学会発表] Influence of molybdenum deficiency on nitrogen metabolism in Arabidopsis thaliana (2010)
  • 著者名/発表者名: 藤原徹
  • 発表場所: 犬山
  • 年月日: 2010-07-26
• [学会発表] Involvement of BOR6 and BOR7, boron efflux transporters expressed in pollen tubes in reproduction (2010)
  • 著者名/発表者名: Akiko Yoshinaga, Kyko Miwa, Hiroyuki Ohmori, Toru Fujiwara
  • 学会等名: 21st International Conference on Arabidopsis Research
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2010-06-06
• [学会発表] Distinct functions of BOR1 family in boron transport in A.thaliana (2010)
  • 著者名/発表者名: Kyoko Miwa, Toru Fujiwara
  • 学会等名: 21st International Conference on Arabidopsis Research
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2010-06-06
• [学会発表] ホウ素輸送と応答の細胞生物学 (2010)
  • 著者名/発表者名: 高野順平, 笠井光治, 田中真幸, 三輪京子, 吉永晃子, 樋口みなみ, 冨士健太郎, 藤原徹
  • 学会等名: 第62回日本細胞生物学会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2010-05-20
• [図書] "Cesium Uptake in Rice : Possible Transporter, Distribution, and Variation" in Agricultural Implications of the Fukushima Nuclear Accident (2013)
  • 著者名/発表者名: Fujiwara, T
  • 総ページ数: 29-35
• [備考] ホームページ
  • URL: http://park.itc.u-tokyo.ac.jp/syokuei/