真核植物における生物時計の普遍性と進化の解明

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23570003
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 遺伝・ゲノム動態
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 小内 清 名古屋大学, 遺伝子実験施設, 研究員 (00402454)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• キーワード: 生物時計 / 概日リズム / 生物発光 / 生物発光リアルタイム測定法 / 原始紅藻 / 真核藻類 / 藍色細菌 / 高等植物

研究概要

ほぼ全ての生物の生命活動は、24時間周期のリズム（概日リズム）を示し、リズム発振の分子機構を生物時計と呼ぶ。概日リズムの性質は普遍的であるが、植物細胞においては、シアノバクテリア、真核緑藻クラミドモナス、高等植物シロイヌナズナで時計遺伝子に普遍性が見出されていない。本研究では、植物時計の進化と普遍性を解明することを目的として、よりシンプルな真核植物における時計遺伝子の探索、様々な植物系細胞における生物時計支配下の生理現象の解析、シアノバクテリアの時計装置の解析を試みた。

研究成果

• [雑誌論文] A phase-resetting mechanism of the circadian clock in Chlamydomonas reinhardtii (2013)
  • 著者名/発表者名: Niwa Y, Matsuo T, Onai K, Kato D, Tachikawa M, Ishiura M
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 巻: 110 ページ: 13666-13671
  • DOI: 10.1073/pnas.1220004110/-/DCSupplemental
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterization of the role of a mechanosensitive channel in osmotic down shock adaptation in Synechocystis sp. PCC 6803 (2013)
  • 著者名/発表者名: Nanatani K, Shijuku T, Akai M, Yukutake Y, Yasui M, Onai K, Morishita M, Ishiura M, Uozumi N
  • 雑誌名: Channels 巻: 7 ページ: 238-242
  • DOI: 10.4161/chan.25350
  • 査読あり
• [雑誌論文] The ATP-mediated regulation of KaiB-KaiC interaction in the cyanobacterial circadian clock (2013)
  • 著者名/発表者名: Mutoh R, Nishimura A, Yasui S, Onai K, Ishiura M
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: 8(11) ページ: e80200
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0080200
  • 査読あり
• [雑誌論文] The promoter activities of sucrose phosphate synthase genes in rice, OsSPSJ and OsSPSJJ, are controlled by light and circadian clock, but not by sucrose (2013)
  • 著者名/発表者名: Yonekura M, Aoki N, Hirose T, Onai K, Ishiura M, Okamura M, Ohsugi R, Ohto C
  • 雑誌名: Frontiers Plant Sci. 巻: 4(article) ページ: 31
  • DOI: 10.3389/fpls.2013.00031
  • 査読あり
• [雑誌論文] The roles of the dimeric and tetrameric structures of the clock protein KaiB in the generation of circadian oscillations in cyanobacteria (2012)
  • 著者名/発表者名: Murakami R, Mutoh R, Iwase R, Furukawa Y, Imada K, Onai K, Morishita M, Yasui S, Ishii K, J. Valencia S., Uzumaki T, Namba K, and Ishiura M
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: 287 ページ: 29506-29515
  • DOI: 10.1074/jbc.M112.349092
  • 査読あり
• [雑誌論文] Phase-dependent generation and transmission of time information by the KaiABC circadian clock oscillator through SasA-KaiC interaction in cyanobacteria (2012)
  • 著者名/発表者名: Valencia S J, Bitou K, Ishii K, Murakami R, Morishita M, Onai K, Furukawa Y, Imada K, Namba K, Ishiura M
  • 雑誌名: Genes Cells 巻: 17 ページ: 398-419
  • DOI: 10.1111/j.1365-2443.2012.01597.x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Aquaporin AqpZ is involved in cell volume regulation and sensitivity to osmotic stress in Synechocystis sp. strain PCC 6803 (2012)
  • 著者名/発表者名: Akai M, Onai K, Morishita M, Mino H, Shijuku T, Maruyama H, Arai F, Itoh S, Hazama A, Checchetto V, Szabo I, Yukutake Y, Suematsu M, Yasui M,. Ishiura M, Uozumi N
  • 雑誌名: J. Bacteriol. 巻: 194 ページ: 6828-6836
  • DOI: 10.1128/JB.01665-12
  • 査読あり
• [雑誌論文] Plasma membrane aquaporin AqpZ protein is essential for glucose metabolism during photomixotrophic growth of Synechocystis sp.PCC 6803 (2011)
  • 著者名/発表者名: Akai M, Onai K, Kusano M, Sato M, Redestig H, Toyooka K, Morishita M, Miyake H, Hazama A, Checchetto V, Szabo I, Matsuoka K, Saito K, Yasui M, Ishiura M, Uozumi N
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: 286 ページ: 25224-25235
  • DOI: 10.1074/jbc.M111.236380
  • 査読あり
• [学会発表] 発光レポーターを使った種子成熟遺伝子の発芽後抑制に異常を示すシロイヌナズナ変異株の網羅的スクリーニング種子成熟遺伝子の発現におけるB3転写因子HSI2とHSLIの機能 (2014)
  • 著者名/発表者名: 河合都妙, 棚橋亮弥, 小内清, 前尾健一郎, 石浦正寛, 中村研三
  • 学会等名: 第55回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 富山大学(五福キヤンパス)
  • 年月日: 20140318-20
• [学会発表] 種子成熟遺伝子の発現におけるB3転写因子HSI2とHSLIの機能 (2014)
  • 著者名/発表者名: 河合都妙, 鵜飼聖子, 御堂育子, 塚越啓央, 前尾健一郎, 小内清, 石浦正寛, 中村研三
  • 学会等名: 第55回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 富山大学(五福キヤンパス)
  • 年月日: 20140318-20
• [学会発表] 窒素条件で異なるヒメツリガネゴケの硝酸イオン輸送体遺伝子NRT2;1とNRT2;3の発現の制御機構の解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 能手良佳, 小澤藍子, 小内清, 辻本良真, 高谷信之, 前田真一, 石浦正寛, 小俣達男
  • 学会等名: 第55回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 富山大学(五福キヤンパス)
  • 年月日: 20140318-20
• [学会発表] Role of RHYTHM OF CHLOROPLAST 15 protein in the circadian clock of the unicellular green alga Chlamydomonas reinhardtii (2014)
  • 著者名/発表者名: Niwa Y, Kinoshita A, Matsuo T, Onai K, Kato D, Tachikawa M, Ishiura M
  • 学会等名: 55回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 富山大学(五福キヤンパス)
  • 年月日: 20140318-20
• [学会発表] 単細胞緑藻クラミドモナスにおける生物時計の位相リセッティング機構 (2013)
  • 著者名/発表者名: 丹羽由実, 松尾拓哉, 小内清, 立川誠, 加藤大策, 石浦正寛
  • 学会等名: 第36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(神戸ポートピアホテル)
  • 年月日: 20131203-06
• [学会発表] ヒメツリガネゴケにおける硝酸イオン輸送体NRT2の機能発現 (2013)
  • 著者名/発表者名: 能手良佳, 小澤藍子, 小内清, 今枝真二郎, 手島理, 辻本良真, 高谷信之, 前田真一, 石浦正寛, 小俣達男
  • 学会等名: 日本植物学会第77回大会
  • 発表場所: 北海道大学(高等教育推進機構)
  • 年月日: 20130913-15
• [学会発表] 単細胞緑藻クラミドモナスにおける概日時計の位相リセット機構 (2013)
  • 著者名/発表者名: 丹羽由実, 松尾拓哉, 小内清, 加藤大策, 石浦正寛
  • 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・津島キャンパス、岡山(ポスター)
  • 年月日: 20130321-23
• [学会発表] 発光レポーターを使用した種子成熟プログラム抑制機構の解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 河合都妙, 鵜飼聖子, 御堂育子, 近藤有里, 前尾健一郎, 小内清, 石浦正寛, 中村研三
  • 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・津島キャンパス、岡山(ポスター)
  • 年月日: 20130321-23
• [学会発表] イネのsucrose phosphate synthase遺伝子のプロモーター活性は光と生物時計の制御を受けるがショ糖による制御を受けない (2013)
  • 著者名/発表者名: 米倉円佳, 青木直大, 廣瀬竜郎, 小内清, 石浦正寛, 岡村昌樹, 大杉立, 大音徳
  • 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・津島キャンパス、岡山(ポスター)
  • 年月日: 20130321-23
• [学会発表] ヒメツリガネゴケの硝酸イオン輸送体遺伝子NRT2の発現解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 能手良佳, 小澤藍子, 小内清, 辻本良真, 高谷信之, 前田真一, 石浦正寛, 小俣達男
  • 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・津島キャンパス、岡山(ポスター)
  • 年月日: 20130321-23
• [学会発表] 生物発光リアルタイム測定解析システムの開発と活用・普及促進 (2013)
  • 著者名/発表者名: 小内清, 石浦正寛
  • 学会等名: JASIS2013コンファレンス科学技術推進機構(JST)「先端計測分析技術・機器開発プログラム」開発成果の活用・普及促進
  • 発表場所: 幕張メッセ国際会議場
  • 年月日: 2013-09-05
  • 招待講演
• [学会発表] The roles of the dimeric and tetrameric structures of the cyanobacterial circadian clock protein KaiB in the generation of circadian oscilations (2013)
  • 著者名/発表者名: 飯田高広, 安井聡, 武藤梨沙, 小内清, 森下めぐみ, 石浦正寛
  • 学会等名: IGER Annual meeting 2012
  • 発表場所: 名古屋大学、名古屋(ポスター)
  • 年月日: 2013-01-10
• [学会発表] The regulation of cyanobacterial circadian clock proteins KaiB-KaiC interaction by ATP (2012)
  • 著者名/発表者名: 武藤梨沙, 西村篤人, 安井聡, 小内清, 石浦正寛
  • 学会等名: 第50回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 名古屋大学東山キャンパス、名古屋
  • 年月日: 20120922-24
• [学会発表] ATP release from cyanobacterial circadian clock protein KaiC (2012)
  • 著者名/発表者名: 岩田慶太, 武藤梨沙, 小内清, 石浦正寛
  • 学会等名: 第50回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 名古屋大学東山キャンパス、名古屋
  • 年月日: 20120922-24
• [学会発表] Light-induced rapid degradation of the Chlamydomonas clock protein ROC 15 (2012)
  • 著者名/発表者名: Niwa Y, Matsuo T, Onai K, Ishiura M
  • 学会等名: 15th International Conference on the Cell & Molecular Biology of Chlamydomonas
  • 発表場所: Kongresshotel Postsdam, Germany
  • 年月日: 20120605-10
• [学会発表] シロイヌナズナ種子油脂合成系遺伝子の新奇活性化因子の遺伝学的同定 (2012)
  • 著者名/発表者名: 橋本実佳, 河合都妙, 前尾健一郎, 小内清, 石浦正寛, 中村研三
  • 発表場所: 京都産業大、京都
  • 年月日: 20120317-18
• [学会発表] 発光レポーターによるヒメツリガネゴケの硝酸イオン輸送体遺伝子NRT2の発現解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 小澤藍子, 小内清, 辻本良真, 高谷信之, 前田真一, 石浦正寛, 小俣達男
  • 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、京都
  • 年月日: 20120316-17
• [学会発表] シロイヌナズナB3因子HSI2、HSL1による種子成熟プログラムの抑制機構 (2012)
  • 著者名/発表者名: 鵜飼聖子, 河合都妙, 近藤有里, 前尾健一郎, 小内清, 石浦正寛, 中村研三
  • 発表場所: 京都産業大、京都
  • 年月日: 20120316-17
• [学会発表] 植物の遺伝子発現や動態のリアルタイム計測～計測システムの開発から実例まで～ (2012)
  • 著者名/発表者名: 小内清, 石浦正寛
  • 学会等名: 第167回農林交流センターワークショップ「植物科学・作物育種におけるフェノーム解析～だれでも使える画像解析入門から先端技術まで～」
  • 発表場所: つくば情報通信共同利用館、つくば
  • 年月日: 2012-11-12
  • 招待講演
• [学会発表] Large scale screenings of Arabidopsis seed oil mutant by using bioluminescence monitoring system (2011)
  • 著者名/発表者名: Kawai T, Onai K, Hashimoto M, Maeo K, Ishiura M, Nakamura K
  • 学会等名: The 4th Asian Symposium on Plant Lipids
  • 発表場所: Hong Kong
  • 年月日: 20111202-04
• [学会発表] Repression of genes involed in seed oil accumulation after seed germination (2011)
  • 著者名/発表者名: Nakamura K, Ukai S, Kawai T, Onai K, Ishiura M
  • 学会等名: The 4th Asian Symposium on Plant Lipids
  • 発表場所: Hong Kong
  • 年月日: 20111202-04
• [学会発表] クラミドモナスの時計タンパク質ROC15は光依存的に減少する (2011)
  • 著者名/発表者名: 丹羽由実, 松尾拓哉, 立川誠, 小内清, 石浦正寛
  • 学会等名: 第9回クラミドモナスワークショップ
  • 発表場所: 自然科学研究機構基礎生物学研究所・岡崎コンファレンスセンター、岡崎
  • 年月日: 20111125-26
• [学会発表] 葉緑体で機能するホタルルシフェラーゼ遺伝子とそれを用いた葉緑体遺伝子発現のリアルタイムモニタリング (2011)
  • 著者名/発表者名: 石浦正寛, 松尾拓哉, 小内清
  • 学会等名: 第4回名古屋大学医学・バイオ系知財フェア
  • 発表場所: 名古屋大学医学部、名古屋
  • 年月日: 2011-12-16
• [学会発表] Synechocy stisグリコーゲン蓄積変異株のAqpz遺伝子発現と代謝変動 (2011)
  • 著者名/発表者名: 赤井政郎, 草野都, Redestig Henning, 斉藤和季, 森下めぐみ, 小内清, 石浦正寛, 魚住信之
  • 学会等名: 第63回日本生物工学会大会
  • 発表場所: 東京農工大学、小金井
  • 年月日: 2011-09-27
• [学会発表] 生物発光リアルタイムモニタリング (1012)
  • 著者名/発表者名: 小内清
  • 学会等名: 第12回名古屋大学遺伝子実験施設公開セミナー「リアルタイムモニタリング、イメージングー個体レベルから原子レベルまで一」
  • 発表場所: 名古屋大学理学南館大講堂(坂田・平田ホール)、名古屋
  • 年月日: 1012-11-29
  • 招待講演
• [備考] プレス発表及び新聞記事・WEB記事:松尾拓哉、石浦正寛、小内清、丹羽由実(科学技術振興機構、名古屋大学共同発表);「緑藻の体内時計～時刻合わせの分子メカニズムを解明～」;発表日:2013年7月25日;場所:国立大学法人名古屋大学本部4号館第8会議室
• [備考] 上記プレス発表に関する新聞記事とWEB記事 中日新聞(2013年7.月30日朝刊) 科学新聞(2013年8.月2日、1面) 日経産業新聞(2013年8月7日) 時事ドットコム(2013年7月30日)
• [備考] 植物の小型種子を固体培地に自動で播種する「小型自動種まき機」を中立電機株式会社と共同開発して実用化した(2013年5.月に中立電機株式会社および椿本興業株式会社より商品名「アクアシード」として販売を開始した)。
• [備考] 温調とCO_2ガス制御対応の「高感度生物発光測定装置」を中立電機株式会社と共同開発して実用化した(2013年12月に中立電機株式会社、コスモ・バイオ株式会社、椿本興業株式会社から商品名「高感度生物発光測定装置CL24AおよびCL96A」として販売を開始した)。