茎形成を統御する細胞壁遺伝子群の転写制御システムの解明

2012 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 22370013
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 植物分子生物・生理学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 西谷 和彦 東北大学, 大学院・生命科学研究科, 教授 (60164555)
• 研究分担者: 横山 隆亮 東北大学, 大学院・生命科学研究科, 講師 (90302083)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2012
• キーワード: 植物 / 茎成長 / 支持組織 / 細胞壁 / 転写制御 / PME35

研究概要

植物の茎形成は、最終的には細胞壁の構築・再編過程を通して「伸長機能」と「支持機能」を最適化する形で進むことが経験的に知られている。しかし,その統御の分子機構の多くは、尚不明である。この研究では、植物細胞壁の再編過程において中心的な役割を担うことがしられている二つの細胞壁関連遺伝子ファミリーであるエンド型キシログルカン転移酵素/加水分解酵素遺伝子(XTH)と、ペクチンメチルエステラーゼ遺伝子(PME)に焦点を当て、伸長機能と支持機能に関わるそれぞれのメンバーの特定を進めた。その結果、OsXTH19がイネのキシログルカンの分解を触媒する機能を持ち、細胞壁のゆるみを介した伸長機能に関与する可能性を明らかにした。また、シロイヌナズナPME35がシロイヌナズナの花茎の一次細胞壁のペクチンの脱メチル化を通して、力学的性質の制御を介して茎の支持機能の制御に関わることを明らかにした。これらの細胞壁関連遺伝子の制御に関わる因子の探索は研究を継続中である。

研究成果

• [雑誌論文] A Dof Transcription Factor, SCAP1, is essential for the development of functional stomata in Arabidopsis (2013)
  • 著者名/発表者名: Juntaro Negi, Kosuke Moriwaki, Mineko Konishi, Ryusuke Yokoyama, Toshiaki Nakano, Kensuke Kusumi, Mimi Hashimoto-Sugimoto, Julian I.Schroeder, Kazuhiko Nishitani, Shuichi Yanagisawa, Koh Iba
  • 雑誌名: Current Biology 巻: 23 ページ: 479-484
  • DOI: DOI:10.1016/j.cub.2013.02.001
  • 査読あり
• [雑誌論文] Demethylesterification of the primary wall by PECTIN METHYLESTERASE35 is important for the mechanical support of the Arabidopsis stem (2012)
  • 著者名/発表者名: Shoko Hongo, Kaori Sato, RyusukeYokoyama, Kazuhiko Nishitani
  • 雑誌名: The Plant Cell 巻: 24 ページ: 2624-2634
  • DOI: DOI:10.1105/tpc.112.099325
  • 査読あり
• [雑誌論文] 植物細胞壁は今なぜ注目されているのか (2012)
  • 著者名/発表者名: 西谷和彦、横山隆亮
  • 雑誌名: 遺伝 巻: 66 ページ: 24-27
• [雑誌論文] 細胞壁の進化 (2012)
  • 著者名/発表者名: 横山隆亮、西谷和彦
  • 雑誌名: 遺伝 巻: 66 ページ: 28-33
• [雑誌論文] Effect of silicon deficiency on secondary cell wallsynthesis in rice leaf (2011)
  • 著者名/発表者名: Tsuyoshi Yamamoto, Atsuko Nakamura, Hiroaki Iwai, Tadashi Ishii, Jian Feng Ma, Ryusuke Yokoyama, Kazuhiko Nishitani, Shinobu Satoh and Jun Furukawa
  • 雑誌名: Journal of Plant Research 巻: 125 ページ: 771-779
  • DOI: DOI:10.1007/s10265-012-0489-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cloning, characterization and expression xyloglucan endotransglucosylase/hydrolase and expansin genes associated with petal growth and development during carnation flowering opening (2011)
  • 著者名/発表者名: Taro Harada, Yuka Torii, Shigeto Morita, Reiko Onodera, Yoshinao Hara, Ryusuke Yokoyama, Kazuhiko Nishitani, Shigeru Satoh
  • 雑誌名: Journal of Experimental Botany 巻: 62 ページ: 815-823
  • DOI: DOI:10.1093/jxb/erq319
  • 査読あり
• [雑誌論文] Biological implications of the 花茎 occurrence of 32 members of XTH (xyloglucan endotransglucosylase/hydrolase) family of proteins in the bryophyte Physcomitrella patens (2010)
  • 著者名/発表者名: Ryusuke Yokoyama, Yohei Uwagaki, Hiroko Sasaki, Taro Harada, Yuji Hiwatashi, Mitsuyasu Hasebe, Nishitani, Kazuhiko
  • 雑誌名: The Plant Journal 巻: 64 ページ: 645-656
  • DOI: DOI:10.1111/j.1365-313X.2010.04351.x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Light quality-mediated petiole elongation in Arabidopsis during shade avoidance involves cell wall modification by XTHs (2010)
  • 著者名/発表者名: Rashmi Sasidharan, C.C. Chinnappa, Marten Staal, J Theo M Elzenga,Ryusuke Yokoyama, Kazuhiko Nishitani, Laurentius ACJ Voesenek and Ronald Pierik
  • 雑誌名: Plant Physiology 巻: 154 ページ: 978-990
  • DOI: DOI:10.1104/pp.110.162057
  • 査読あり
• [学会発表] 西谷和彦シロイヌナズナ種皮ムシレージの放出を制御する種皮細胞壁分解機構の解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 國枝正、嶋田知生、横山隆亮、西村いくこ
  • 学会等名: 第54回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 岡山大学
  • 年月日: 20130321-20130323
• [学会発表] イネ細胞壁の(1,3;1,4)-β-D-グルカンの機能解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 木戸奈都美、横山隆亮、西谷和彦
  • 学会等名: 東北植物学会第2回大会
  • 発表場所: 弘前大学
  • 年月日: 20121215-20121216
• [学会発表] 植物細胞壁の構造と機能の多様性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 横山隆亮、西谷和彦
  • 学会等名: 日本植物学会第76回大会
  • 発表場所: 兵庫県立大学
  • 年月日: 20120915-20120917
• [学会発表] Kazuhiko Nishitani Functional analyses of pectin related genes involved in physical properties of supportive tissue in Arabidopsis stem (2012)
  • 著者名/発表者名: Ryusuke Yokoyama, Shoko Hongo
  • 学会等名: 23th International Conference onArabidopsis Research
  • 発表場所: Vienna, Austria
  • 年月日: 20120703-20120707
• [学会発表] イネにおけるケイ素欠乏下での二次細胞壁合成の制御 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山本剛史、古川純、中村敦子、岩井宏暁、石井忠、馬建鋒、横山隆亮、西谷和彦、佐藤忍
  • 学会等名: 第53回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 京都産業大学
  • 年月日: 20120316-20120318
• [学会発表] イネにおけるセルロース系エタノールの効率的生産のための細胞壁多糖の改変 (2011)
  • 著者名/発表者名: 横山隆亮、田村典子、堀江佐知子、澤杏弥、木戸奈都美、桑島美香、西谷和彦
  • 学会等名: 第34回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 20111213-1216
• [学会発表] シロイヌナズナ種皮ムシレージの放出に関与する細胞壁分解機構 (2011)
  • 著者名/発表者名: 國枝正、横山隆亮、西村いくこ、西谷和彦
  • 学会等名: 日本植物学会第75回大会
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 20110917-2011919
• [学会発表] 植物細胞壁構築の多様性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 横山隆亮、澤杏弥、木戸奈都美、桑島美香、西谷和彦
  • 学会等名: 日本植物学会第75回大会
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 20110917-20110919
• [学会発表] 陸上植物の研究を支えるモデル植物たち (2010)
  • 著者名/発表者名: 横山隆亮
  • 学会等名: 日本植物学会東北支部第22回宮城(石巻)大会
  • 発表場所: 石巻専修大学
  • 年月日: 20101218-1219
• [学会発表] セルロース系エタノールの効率的生産のためのイネ細胞壁の改変 (2010)
  • 著者名/発表者名: 横山隆亮、堀江佐知子、宮崎豪、松井透、澤杏弥、木戸奈都美、桑島美香、西谷和彦
  • 学会等名: 第33回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド
  • 年月日: 20101207-1210
• [学会発表] シロイヌナズナ花茎形成におけるペクチンメチルエステラーゼ(PME)の役割 (2010)
  • 著者名/発表者名: 本郷祥子、佐藤香梨、横山隆亮西谷和彦
  • 学会等名: 第33回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド
  • 年月日: 20101207-1210
• [学会発表] 陸上植物におけるエンド型キシログルカン転移酵素/加水分解酵素(XTH)の機能の多様性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 佐々木大樹、原吉直、上垣陽平、齋藤圭、横山隆亮、西谷和彦
  • 学会等名: 第33回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド
  • 年月日: 20101207-1210
• [学会発表] イネにおけるキシログルカンの役割とXTHの機能解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 横山隆亮、佐々木大樹、原吉直、西谷和彦
  • 学会等名: 日本植物学会第74回大会
  • 発表場所: 中部大学
  • 年月日: 20100909-0911
• [学会発表] シロイヌナズナ花茎形成におけるペクチンメチルエステラーゼ(PME)の役割 (2010)
  • 著者名/発表者名: 本郷祥子、佐藤香梨、横山隆亮、西谷和彦
  • 学会等名: 日本植物学会第74回大会
  • 発表場所: 中部大学
  • 年月日: 20100909-0911
• [学会発表] ケイ素がイネ細胞壁構成糖に与える影響 (2010)
  • 著者名/発表者名: 山本剛史、古川純、中村敦子、岩井宏暁、石井忠、馬建鋒、横山隆亮、西谷和彦、佐藤忍
  • 学会等名: 日本植物学会第74回大会
  • 発表場所: 中部大学
  • 年月日: 20100909-0911
• [学会発表] Genetic modification of rice cell-wall glucans by means of reverse-genetics approaches (2010)
  • 著者名/発表者名: Ryusuke Yokoyama, Yoshinao Hara, Sachiko Horie, Go Miyazaki, and Kazuhiko Nishitani
  • 学会等名: XII Cell Wall Meeting
  • 発表場所: Porto-Portugal
  • 年月日: 20100725-0730
• [学会発表] Kazuhiko Nishitani Functional evolution of XTH family of proteins in angiosperms and bryophytes (2010)
  • 著者名/発表者名: Yoshinao Hara, Hiroki Sasaki, Yohei Uwagaki, Taro Harada, Ryusuke Yokoyama, Yuji Hiwatashi, Mitsuyasu Hasebe
  • 学会等名: XII Cell Wall Meeting
  • 発表場所: Porto-Portugal
  • 年月日: 20100725-0730
• [図書] 植物細胞壁 (2013)
  • 著者名/発表者名: 西谷和彦、梅澤俊明編著
  • 総ページ数: 1-349
  • 出版者: 講談社
• [図書] 植物の成長 (2011)
  • 著者名/発表者名: 西谷和彦
  • 総ページ数: 1-216
  • 出版者: 裳華房
• [備考]
  • URL: http://www.biology.tohoku.ac.jp/lab-www/nishitani_lab/