植物のレドックス制御による環境ストレス応答の分子機構

2013 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 22248042
• 研究機関: 近畿大学
• 研究代表者: 重岡 成 近畿大学, 農学部, 教授 (80140341)
• 研究分担者: 吉村 和也 中部大学, 応用生物学部, 准教授 (90379561)
• 研究期間 (年度): 2010-05-31 – 2014-03-31
• キーワード: レドックス / 酸化的シグナル / 環境ストレス応答 / 活性酸素種 / Nudix hydrolase / ヌクレオシド-2リン酸

研究概要

細胞内におけるレドックスバランスは、環境ストレス応答・防御を含む様々な生理機能の発現に深く関わっている。そこで、「植物のレドックス制御による環境ストレス応答の分子機構」を統合的に理解することを目指して、(1)葉緑体ROSを介した酸化的シグナリングの分子機構、(2)ヌクレオシド2-リン酸代謝による細胞内レドックス制御機構について解析した。
(1)葉緑体H2O2応答性遺伝子群の破壊株および優性抑制株ラインより、光酸化的ストレス高感受性および非感受性変異株（pssおよびpsi）とエリシター高感受性変異株（fs）を単離した。それらの原因遺伝子は、フェニルプロパノイド（PSS8）やγ-アミノ酪酸代謝関連酵素（PSI2）、および転写因子であり、酸化的ストレス応答のリプレッサーとして機能する（PSS7）やエリシター応答性を示す（FS1）をコードしており、それらの酸化的ストレス応答機構への関与が示唆された。
(2)シロイヌナズナのNudix hydrolaseの解析から、細胞内NADHレベル制御の重要性が示された。そこで、NADHレベルが野生株と比較して約1.5、1.6および2.9倍へと段階的に増加しているシロイヌナズナAtNUDX6破壊株、AtNUDX7破壊株および二重遺伝子破壊株を用いて、GeneChip解析および定量的RT-PCR解析を行った。その結果、野生株および各遺伝子破壊株における発現量がNADHレベルと高い正および負の相関を示す遺伝子が、それぞれ23個および13個同定された。それらには、生物的および非生物的ストレス応答性遺伝子が多数含まれていたが、既報の細胞内ROSや抗酸化物質に応答性を示す遺伝子群とは一部しか重複が認められなかった。以上より、細胞内NADHレベルもしくはそのレドックスバランスの変化が酸化ストレスに応答した遺伝子発現の制御に関与していることが明らかとなった。

現在までの達成度 (区分)

理由

25年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

25年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Transient expression analysis reveals importance of the VTC2 expression level in light/dark regulation of ascorbate biosynthesis in Arabidopsis. (2014)
  • 著者名/発表者名: Yoshimura, K., Nakane, T., Kume, S., Shiomi, Y., Maruta, T., Ishikawa, T. and Shigeoka, S.
  • 雑誌名: Biosci. Biotechnol. Biochem. 巻: 78 ページ: 60-66
  • DOI: 10.1080/09168451.2014.877831
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ferulic acid 5-hydroxylase 1 is essential for expression of anthocyanin biosynthesis-associated genes and anthocyanin accumulation under photooxidative stress in Arabidopsis. (2014)
  • 著者名/発表者名: Maruta, T., Noshi, M., Nakamura, M., Matsuda, S., Tamoi, M., Ishikawa, T. and Shigeoka, S.
  • 雑誌名: Plant Science 巻: 219-220 ページ: 61-18
  • DOI: 10.1016/j.plantsci.2014.01.003
  • 査読あり
• [雑誌論文] Activation of γ-aminobutyrate production by chloroplastic H2O2 is associated with oxidative stress response. (2013)
  • 著者名/発表者名: Maruta, T., Ojiri, M., Noshi, M., Tamoi, M., Ishikawa, T. and Shigeoka, S.
  • 雑誌名: Biosci. Biotechnol. Biochem. 巻: 77 ページ: 422-425
  • DOI: 10.1271/bbb.120825
  • 査読あり
• [雑誌論文] Improvement of vitamin E quality and quantity in tobacco and lettuce by chloroplast genetic engineering. (2013)
  • 著者名/発表者名: Yabuta, Y., Tanaka, H., Yoshimura, S., Suzuki, A., Tamoi, M., Maruta, T. and Shigeoka, S.
  • 雑誌名: Transgenic Reserch 巻: 22 ページ: 391-402
  • DOI: 10.1007/s11248-012-9656-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] シロイヌナズナグルタチオンペルオキシダーゼ8の核および細胞質での酸化傷害の抑制への関与 (2013)
  • 著者名/発表者名: Ahmed Gaber、尾形知哉、丸田隆典、吉村和也、田茂井政宏、重岡成
  • 雑誌名: ビタミン 巻: 87 ページ: 271-273
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nudix hydrolaseファミリーによるビタミン補酵素型の代謝制御 (2013)
  • 著者名/発表者名: 吉村和也、伊藤大輔、丸田隆典、重岡成
  • 雑誌名: ビタミン 巻: 87 ページ: 1-12
  • 査読あり
• [学会発表] シロイヌナズナ GDP-D-Mannose 加水分解酵素(At-NUDX9)の機能解析
  • 著者名/発表者名: 田中裕之、吉村和也、小川貴央、田部記章、丸田隆典、田茂井政宏、重岡成
  • 学会等名: 日本農芸化学会2014年度大会
  • 発表場所: 明治大学（神奈川）
• [学会発表] 細胞内 NADHレベルの変化を介したストレス応答制御
  • 著者名/発表者名: 村本亘平、高田梨沙、小川貴央、重岡成、吉村和也
  • 学会等名: 日本農芸化学会2014年度大会
  • 発表場所: 明治大学（神奈川）
• [学会発表] シロイヌナズナ HsfA1dの酸化還元が熱ショックエレメントの結合に及ぼす影響の解析
  • 著者名/発表者名: 小林宏太、野坂亮太、中村朋美、田部記章、薮田行哲、田茂井政宏、重岡成
  • 学会等名: 日本農芸化学会2014年度大会
  • 発表場所: 明治大学（神奈川）
• [学会発表] 光酸化的ストレス条件下におけるデヒドロアスコルビン酸還元酵素アイソザイムによる細胞内レドックス状態の制御機構
  • 著者名/発表者名: 畑中理佐、野志昌弘、田茂井政宏、丸田隆典、石川孝博、重岡成
  • 学会等名: 日本農芸化学会2014年度大会
  • 発表場所: 明治大学（神奈川）
• [学会発表] VTC2によるアスコルビン酸生合成制御の組織特異性
  • 著者名/発表者名: 吉村和也、近藤真美、大北由佳、丸田隆典、石川孝博、重岡成
  • 学会等名: 日本農芸化学会2014年度大会
  • 発表場所: 明治大学（神奈川）
• [学会発表] シロイヌナズナ熱ショック転写因子 HsfA2 の Ca2+シグナリングによる発現制御機構の解明
  • 著者名/発表者名: 中村朋美、野坂亮太、小林宏太、田部記章、薮田行哲、丸田隆典、田茂井政宏、重岡成
  • 学会等名: 日本農芸化学会2014年度大会
  • 発表場所: 明治大学（神奈川）
• [学会発表] 葉緑体H2O2応答性bHLH転写因子は光酸化的ストレス応答に関与する
  • 著者名/発表者名: 岡本泰、野志昌弘、田茂井政宏、高木優、丸田隆典、石川孝博、重岡成
  • 学会等名: 第55回日本植物生理学会
  • 発表場所: 富山大学（富山）
• [学会発表] ホメオドメインロイシンジッパー転写因子は酸化的ストレス応答に関与する
  • 著者名/発表者名: 大和開、問田英里、野志昌弘、野坂亮太、田茂井政宏、吉村和也、高木優、丸田隆典、澤嘉弘、石川孝博、重岡成
  • 学会等名: 第55回日本植物生理学会
  • 発表場所: 富山大学（富山）
• [学会発表] 葉緑体由来の H2O2シグナリングを介したストレス応答の分子機構
  • 著者名/発表者名: 野志昌弘、岡本泰、問田英里、田茂井政宏、高木優、丸田隆典、石川孝博、重岡成
  • 学会等名: 第55回日本植物生理学会
  • 発表場所: 富山大学（富山）
• [学会発表] 大腸菌を用いた Bimolecular fluorescence complementation (BiFC) 法によるシロイヌナズナ熱ショック 転写因子 HsfA1d の相互作用タンパク質の探索
  • 著者名/発表者名: 田部記章、野坂亮太、中村朋美、小林宏太、丸田隆典、薮田行哲、田茂井政宏、重岡成
  • 学会等名: 第55回日本植物生理学会
  • 発表場所: 富山大学（富山）
• [学会発表] シロイヌナズナ熱ショック転写因子 HsfA4c による HsfA2 の発現を介した熱ストレス応答機構
  • 著者名/発表者名: 薮田行哲、野坂亮太、丸田隆典、田茂井政宏、重岡成
  • 学会等名: 第55回日本植物生理学会
  • 発表場所: 富山大学（富山）
• [学会発表] 葉緑体型 NADPH 加水分解酵素(AtNUDX19)はストレス / ホルモン応答のバランス制御に関与する
  • 著者名/発表者名: 丸田隆典、吉田幸史、小川貴央、田茂井政宏、吉村和也、重岡成
  • 学会等名: 第55回日本植物生理学会
  • 発表場所: 富山大学（富山）
• [学会発表] 一過的発現系を用いたシロイヌナズナADP-リボース/NADH加水分解酵素 (AtNUDX6, 7)が生物的 /非生物的ストレス応答に及ぼす影響の解析
  • 著者名/発表者名: 高田梨沙、小川貴央、村本亘平、田茂井政宏、吉村和也、重岡成
  • 学会等名: 第55回日本植物生理学会
  • 発表場所: 富山大学（富山）
• [学会発表] Nudix hydrolase(AtNUDX6および7)による細胞内NADH 代謝を介した遺伝子発現制御
  • 著者名/発表者名: 村本亘平、奥田雅宣、小川貴央、重岡成、吉村和也
  • 学会等名: 日本分子生物学会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド（兵庫）
• [学会発表] ホメオドメインロイシンジッパー転写因子のレドックスシグナリングへの関与
  • 著者名/発表者名: 大和開、問田英里、野志昌弘、野坂亮太、田茂井政宏、吉村和也、高木優、丸田隆典、澤嘉弘、石川孝博、重岡成
  • 学会等名: 日本分子生物学会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド（兵庫）
• [学会発表] 光合成生物の環境ストレス応答・耐性の分子機構に関する研究
  • 著者名/発表者名: 重岡成
  • 学会等名: 日本農芸化学会関西・中四国・西日本支部 日本ビタミン学会近畿・中国四国・九州沖縄地区 2013年度 合同広島大会
  • 発表場所: 県立広島大学（広島）
  • 招待講演
• [学会発表] 光酸化的ストレス応答におけるアスコルビン酸再生系酵素群の役割
  • 著者名/発表者名: 畑中理佐、野志昌弘、田茂井政宏、丸田隆典、石川孝博、重岡成
  • 学会等名: 日本農芸化学会関西・中四国・西日本支部 日本ビタミン学会近畿・中国四国・九州沖縄地区 2013年度 合同広島大会
  • 発表場所: 県立広島大学（広島）
• [学会発表] 葉緑体由来の酸化的シグナリングに関与する転写因子の同定および機能解析
  • 著者名/発表者名: 野志昌弘、問田英里、岡本泰、田茂井政宏、丸田隆典、吉村和也、高木優、石川孝博、重岡成
  • 学会等名: 日本農芸化学会関西・中四国・西日本支部 日本ビタミン学会近畿・中国四国・九州沖縄地区 2013年度 合同広島大会
  • 発表場所: 県立広島大学（広島）
• [学会発表] ホメオドメインロイシンジッパー（HAT1）転写因子を介したストレス応答機構
  • 著者名/発表者名: 大和開、問田英里、野志昌弘、野坂亮太、田茂井政宏、吉村和也、高木優、丸田隆典、澤嘉弘、石川孝博、重岡成
  • 学会等名: 日本農芸化学会関西・中四国・西日本支部 日本ビタミン学会近畿・中国四国・九州沖縄地区 2013年度 合同広島大会
  • 発表場所: 県立広島大学（広島）
• [学会発表] 畑で作るサプリメント
  • 著者名/発表者名: 重岡成
  • 学会等名: 日本農芸化学会 北海道支部 夏期シンポジウム
  • 発表場所: 旭川国際会議場（北海道）
  • 招待講演
• [学会発表] Nudix hydrolaseによるNADH代謝を介した生物的/非生物的ストレス応答機構の解析
  • 著者名/発表者名: 吉村和也、奥田雅宣、野田北斗、重岡成
  • 学会等名: 日本ビタミン学会 第65回大会
  • 発表場所: 一橋大学・一橋講堂（東京）
• [学会発表] ストレスおよびホルモン応答の制御における葉緑体型NADPH加水分解酵素（AtNUDX19）の生理的意義
  • 著者名/発表者名: 吉田幸史、辻村昌希、三島真優、問田英里、丸田隆典、田茂井政宏、吉村和也、重岡成
  • 学会等名: 日本ビタミン学会 第65回大会
  • 発表場所: 一橋大学・一橋講堂（東京）
• [学会発表] アスコルビン酸およびトコフェロール生合成形制御機構への光およびプラスチドシグナリングの関与
  • 著者名/発表者名: 田中裕之、丸田隆典、薮田行哲、田茂井政宏、石川孝博、重岡成
  • 学会等名: 日本ビタミン学会 第65回大会
  • 発表場所: 一橋大学・一橋講堂（東京）
• [学会発表] アスコルビン酸ペルオキシダーゼ変異体を用いた葉緑体由来の酸化的シグナリング経路の同定
  • 著者名/発表者名: 丸田隆典、野志昌弘、問田英里、田茂井政宏、高木優、澤嘉弘、石川孝博、重岡成
  • 学会等名: 日本ビタミン学会 第65回大会
  • 発表場所: 一橋大学・一橋講堂（東京）
• [学会発表] 葉緑体由来の酸化的シグナリングに関与する転写因子群の機能解析
  • 著者名/発表者名: 野志昌弘、問田英里、田茂井政宏、吉村和也、高木優、丸田隆典、大和開、石川孝博、重岡成
  • 学会等名: 日本ビタミン学会 第65回大会
  • 発表場所: 一橋大学・一橋講堂（東京）
• [学会発表] アスコルビン酸再生系を介した光酸化的ストレス応答機構
  • 著者名/発表者名: 野志昌弘、畑中理佐、田茂井政宏、丸田隆典、石川孝博、重岡成
  • 学会等名: 日本ビタミン学会 第65回大会
  • 発表場所: 一橋大学・一橋講堂（東京）
• [備考] 近畿大学農学部バイオサイエンス学科 植物分子生理学研究室 ホームページ
  • URL: http://nara-kindai.unv.jp/02gakka/06bio/syokubun/index.html
• [備考] 中部大学応用生物学部食品栄養科学科 吉村研究室 ホームページ
  • URL: http://stu.isc.chubu.ac.jp/bio/public/Food_Nutr_Sci/labo/yoshimura_lab/Yoshimura/Top.html