細胞膜の不均質性の意義：低温環境応答機構への関与を例として

2015 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 24370018
• 研究機関: 岩手大学
• 研究代表者: 上村 松生 岩手大学, 農学部, 教授 (00213398)
• 研究分担者: 河村 幸男 岩手大学, 農学部, 准教授 (10400186)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: 細胞膜 / マイクロドメイン / 低温応答 / 脂質組成 / タンパク質組成

研究実績の概要

凍結耐性が異なる二種の単子葉植物（カラスムギとライムギ）を用いて細胞膜マイクロドメイン脂質の大規模網羅解析を行い、その結果を論文として公表した。主要な結果は、1）細胞膜マイクロドメインにはステロール脂質、スフィンゴ脂質、および、飽和型アシル基を持つリン脂質の含量が細胞膜（平均）よりも高いこと、2）ライムギの主要なステロール脂質が遊離型であるのに対し、カラスムギではアシル基結合型ステロール配糖体であること、そして、3）低温馴化過程におけるステロール脂質とスフィンゴ脂質の変動パターンがライムギとカラスムギで異なっていること、などを見いだした。これらの結果は、細胞膜マイクロドメインの熱力学的特性や生理学的機能、さらには両種の凍結耐性の違いにも影響を与えているものと考えられた。

次に、植物の低温馴化機構との関係が全く調べられていなかったGPIアンカー型タンパク質（GPI-AP）についてシロイヌナズナを用いて網羅的解析した結果を整理し、論文として投稿した（第1項の審査結果に基づいて修正原稿を作成し、再投稿中）。さらに、その中から低温馴化に応答して発現量が増加するグルカナーゼ類似タンパク質に注目して解析したところ、このタンパク質をコードする遺伝子の発現量を低下させた変異体は、1）野生型に比較して低温馴化能力が低いこと、2）低温馴化過程でカロースが原形質連絡糸周辺に多く蓄積すること、などを見いだした。これらの結果は、低温馴化過程においてカロースが分解されることが原形質連絡糸を介した物質輸送等に重要であることを示唆しているものと考えられる。

現在までの達成度 (段落)

27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

27年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額が生じた理由

27年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

27年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] Queen's University/University of Saskatchewan(Canada)
  • 国名: カナダ
  • 外国機関名: Queen's University/University of Saskatchewan
• [国際共同研究] Estacion Experimental de Aula Dei(Spain)
  • 国名: スペイン
  • 外国機関名: Estacion Experimental de Aula Dei
• [国際共同研究] Jilin University(China)
  • 国名: 中国
  • 外国機関名: Jilin University
• [雑誌論文] Lipid profiles of detergent resistant fractions of the plasma membrane in oat and rye in association with cold acclimation and freezing tolerance (2016)
  • 著者名/発表者名: Takahashi D, Imai H, Kawamura Y, Uemura M
  • 雑誌名: Cryobiology 巻: 72 ページ: 123-134
  • DOI: 10.1016/j.cryobiol.2016.02.003
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 短時間の温度変化による植物のカルシウムイオンシグナル変化 (2016)
  • 著者名/発表者名: 開 勇人，上村 松生，河村 幸男
  • 雑誌名: 低温生物工学会誌 巻: 62 ページ: 65-68
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Characteristics of ultrasonic acoustic emissions from walnut twigs during freeze-thaw-induced embolism formation (2015)
  • 著者名/発表者名: Kasuga J, Charrier G, Uemura M, Ameglio T.
  • 雑誌名: Journal of Experimental Botany 巻: 66 ページ: 1965-1975
  • DOI: 10.1093/jxb/eru543
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Aquaporins in developing rice grains (2015)
  • 著者名/発表者名: Hayashi H, Ishikawa-Sakurai J, Murai-Hatano M, Ahamed A, Uemura M
  • 雑誌名: Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry 巻: 79 ページ: 1422-1429
  • DOI: 10.1080/09168451.2015.1032882
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnesium inhibits cadmium translocation from roots to shoots rather than the uptake from roots in barley (2015)
  • 著者名/発表者名: Kudo H, Kudo K, Uemura M, Kawai S
  • 雑誌名: Botany 巻: 93 ページ: 345-351
  • DOI: 10.1139/cjb-2015-0002
  • 査読あり
• [雑誌論文] Arabidopsis plasma membrane microdomain protein, dynamin-related protein 1E, controls plasma membrane protein accumulation and is associated with freezing tolerance (2015)
  • 著者名/発表者名: Minami A, Furuto A, Kondo M, Kawamura Y, Uemura M
  • 雑誌名: Plant Journal 巻: 83 ページ: 501-514
  • DOI: 10.1111/tpj.12907
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] Plants change cold perception system depending on the environment (2016)
  • 著者名/発表者名: Hiraki H, Uemura M, Kawamura Y
  • 学会等名: SEB2016
  • 発表場所: Brighton Centre, Brighton, UK
  • 年月日: 2016-07-04 – 2016-07-07
  • 国際学会
• [学会発表] Integration mechanism of cold and photoperiod signals in plant cold acclimation (2016)
  • 著者名/発表者名: Kanaya M, Tominaga Y, Uemura M, Kawamura Y
  • 学会等名: SEB2016
  • 発表場所: Brighton Centre, Brighton, UK
  • 年月日: 2016-07-04 – 2016-07-07
  • 国際学会
• [学会発表] Low-temperature sensing and cold acclimation in plant cells: what is the role of calcium signals? (2016)
  • 著者名/発表者名: Hiraki H, Tominaga Y, Uemura M, Kawamura Y
  • 学会等名: 20th FESPB/EPSO Congress
  • 発表場所: Clarion Congress Hotel Plague, Plague, Czech
  • 年月日: 2016-06-26 – 2016-06-30
  • 国際学会
• [学会発表] Plant cold acclimation and the effects of daily changes in photoperiod and temperature (2016)
  • 著者名/発表者名: Kanaya M, Tominaga Y, Uemura M, Kawamura
  • 学会等名: 20th FESPB/EPSO Congress
  • 発表場所: Clarion Congress Hotel Plague, Plague, Czech
  • 年月日: 2016-06-26 – 2016-06-30
  • 国際学会
• [学会発表] Plant cold acclimation and plasma membrane (2016)
  • 著者名/発表者名: Uemura M
  • 学会等名: Department of Crop and Soil Sciences Seminar, Washington State University
  • 発表場所: Washington State University, Pullman, USA
  • 年月日: 2016-05-26 – 2016-05-26
  • 招待講演
• [学会発表] Monitoring of the interaction of temperature and light signals in plant cold acclimation process (2016)
  • 著者名/発表者名: Tominaga Y, Hiraki H, Imai H, Kanaya M, Kawamura Y, Uemura M.
  • 学会等名: 2016 Plant and Microbe Adaptation to Cold
  • 発表場所: Motif Hotel, Seattle, USA
  • 年月日: 2016-05-22 – 2016-05-25
  • 国際学会
• [学会発表] 次世代のイネ穂ばらみ期耐冷性に着粒位置が及ぼす影響 (2016)
  • 著者名/発表者名: 河本健正，仲條眞介，上村松生，下野裕之
  • 学会等名: 日本作物学第241回講演会
  • 発表場所: 茨城大学、茨城
  • 年月日: 2016-03-28 – 2016-03-29
• [学会発表] ドロノキ木部放射柔細胞の放射方向におけるタンパク質変動のショットガンプロテオーム解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 半智史，高橋大輔，梅澤泰史，春日純，高田直樹，中田了五，上村松生，船田良
  • 学会等名: 第66回日本木材学会大会
  • 発表場所: 名古屋大学、名古屋
  • 年月日: 2016-03-27 – 2016-03-29
• [学会発表] Calcium signaling is temperature-dependently involved in the regulation of a cold responsive gene (2016)
  • 著者名/発表者名: Hiraki H, Tominaga Y, Uemura M, Kawamura Y
  • 学会等名: 第57回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 岩手大学、岩手
  • 年月日: 2016-03-18 – 2016-03-20
• [学会発表] An approach to understand how the process of plant cold acclimation proceeds in nature (2016)
  • 著者名/発表者名: Tominaga Y, Hiraki H, Imai H, Kanaya M, Kawamura Y, Uemura M
  • 学会等名: 第57回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 岩手大学、岩手
  • 年月日: 2016-03-18 – 2016-03-20
  • 招待講演
• [学会発表] Microarray analysis of the short-term of the cold acclimation process regulated by CRYPTOCHROME (2016)
  • 著者名/発表者名: Imai H, Kawamura Y, Nagatani A, Uemura M
  • 学会等名: 第57回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 岩手大学、岩手
  • 年月日: 2016-03-18 – 2016-03-20
• [学会発表] Identification of proteins that interact with MIZU-KUSSEI2, a protein required for hydrotropism in Arabidopsis thaliana (2016)
  • 著者名/発表者名: Taguwa N, Kuya N, Takahashi D, Kawamura Y, Uemura M, Takahashi H, Miyazawa Y
  • 学会等名: 第57回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 岩手大学、岩手
  • 年月日: 2016-03-18 – 2016-03-20
• [学会発表] Proteomic changes in soluble and plasma membrane proteins during seasonal cold-deacclimation and acclimation processes in poplar twigs (2016)
  • 著者名/発表者名: Kasuga J, Chino M, Takahashi D, Kawamura Y, Uemura M
  • 学会等名: 第57回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 岩手大学、岩手
  • 年月日: 2016-03-18 – 2016-03-20
• [学会発表] 常温及び低温下においてクリプトクロムにより制御されるストレス耐性遺伝子群の解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 今井裕之，河村幸男, 長谷あきら, 上村松生
  • 学会等名: 東北植物学会第5回大会
  • 発表場所: 福島大学、福島
  • 年月日: 2015-12-19 – 2015-12-20
• [学会発表] 植物の低温馴化におけるカルシウムシグナル：温度ごとに異なる働きをするシグナル (2015)
  • 著者名/発表者名: 開勇人，冨永陽子，上村松生, 河村幸男
  • 学会等名: 東北植物学会第5回大会
  • 発表場所: 福島大学、福島
  • 年月日: 2015-12-19 – 2015-12-20
• [学会発表] シロイヌナズナ水分屈性制御分子MIZ2と相互作用するタンパク質の機能解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 田桑菜津子，久家徳之，高橋大輔，河村幸男，上村松生，高橋秀幸，宮沢豊
  • 学会等名: 東北植物学会第5回大会
  • 発表場所: 福島大学、福島
  • 年月日: 2015-12-19 – 2015-12-20
• [学会発表] Cold acclimation and freezing injury in plants: the molecular and physiological aspects associated with the plasma membrane (2015)
  • 著者名/発表者名: Uemura M
  • 学会等名: Department of Plant Science and Technology Seminar, Huazhong Agricultural University
  • 発表場所: Huazhong Agricultural University, Wuhan, PR China
  • 年月日: 2015-12-01 – 2015-12-01
  • 招待講演
• [学会発表] 青色光-クリプトクロムによって制御される低温馴化機構：低温処理時間の影響 (2015)
  • 著者名/発表者名: 今井裕之，河村幸男，長谷あきら，上村松生
  • 学会等名: 日本植物学会第79回大会
  • 発表場所: 新潟コンベンションセンター、新潟
  • 年月日: 2015-09-06 – 2015-09-08
• [学会発表] 植物の低温馴化と小胞体動態 (2015)
  • 著者名/発表者名: 河村幸男，開勇人，上村松生
  • 学会等名: 日本植物学会第79回大会
  • 発表場所: 新潟コンベンションセンター、新潟
  • 年月日: 2015-09-06 – 2015-09-08
• [学会発表] 低温馴化プロセスにおける日長と温度域の制御 (2015)
  • 著者名/発表者名: 金谷真希，冨永陽子，上村松生，河村幸男
  • 学会等名: 日本植物学会第79回大会
  • 発表場所: 新潟コンベンションセンター、新潟
  • 年月日: 2015-09-06 – 2015-09-06
• [学会発表] Changes in the protein profile of seeds from two genotypes of Medicago truncatula as affected by iron deficiency (2015)
  • 著者名/発表者名: Ceballos L, Takahashi D, Abadia A, Uemura M, Grusak MA, Abadia J, Lopez-Millan A
  • 学会等名: Plant Proteomics Workshop
  • 発表場所: University of Wisconsin, Madison, USA
  • 年月日: 2015-07-20 – 2015-07-25
  • 国際学会
• [学会発表] GPI-anchored proteins in response to cold acclimation: from “omics” to “physiology” (2015)
  • 著者名/発表者名: Takahashi D, Tominaga Y, Kawamura Y, Uemura M
  • 学会等名: VECEA Conference on Plant Abiotic Stress Tolerance III
  • 発表場所: Bundesamtsgebaude Radetzkystrasse, Vienne, Austria
  • 年月日: 2015-06-29 – 2015-07-01
  • 国際学会
• [学会発表] Role of calcium signals in plant cell in early response to cold temperature (2015)
  • 著者名/発表者名: Hiraki H, Tominaga Y, Uemura M, Kawamura Y
  • 学会等名: VECEA Conference on Plant Abiotic Stress Tolerance III
  • 発表場所: Bundesamtsgebaude Radetzkystrasse, Vienne, Austria
  • 年月日: 2015-06-29 – 2015-07-01
  • 国際学会
• [学会発表] Plant strategies for survival in changing environment: adaptation to low temperature (2015)
  • 著者名/発表者名: Uemura M
  • 学会等名: VICEA Conference on Plant Growth, Nutrition & Environment Interaction
  • 発表場所: Bundesamtsgebaude Radetzkystrasse, Vienne, Austria
  • 年月日: 2015-06-25 – 2015-06-26
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Shotgun proteomics: a tool to investigate changes in subproteomes of plants grown under stress. (2015)
  • 著者名/発表者名: Gutierrez-Carbonell E, Ceballos-Laita L, Takahashi D, Uemura M, Abadia A, Lopez-Millan A-F, Abada J
  • 学会等名: XIV Congreso Hispano-Luso de Fisiologia Vegetal
  • 発表場所: Hotel Beatriz Toledo, Toledo, Spain
  • 年月日: 2015-06-14 – 2015-06-17
  • 国際学会
• [学会発表] 短期低温処理条件におけるクリプトクロームを介した青色光の低温馴化制御機構 (2015)
  • 著者名/発表者名: 今井裕之，河村幸男, 長谷あきら, 上村松生
  • 学会等名: 第60回低温生物工学会大会
  • 発表場所: 東京工科大学、東京
  • 年月日: 2015-05-30 – 2015-05-31
• [学会発表] 植物の低温感知におけるCa2+の動態とその役割 (2015)
  • 著者名/発表者名: 開勇人，冨永陽子，上村松生，河村幸男
  • 学会等名: 第60回低温生物工学会大会
  • 発表場所: 東京工科大学、東京
  • 年月日: 2015-05-30 – 2015-05-31
• [図書] Responses to abiotic stress. In: Biochemistry and Molecular Biology of Plants, 2nd edition (Buchanan BB, Gruissem W, Jones RL and Vickers K, eds) (2015)
  • 著者名/発表者名: Shinozaki K, Uemura M, Bailey-Serres J, Bray EA, Weretilnyk E
  • 総ページ数: 1264 (1051-1100)
  • 出版者: Wiley Blackwell
• [備考] 岩手大学農学部 附属寒冷バイオフロンティア研究センター 生命適応機能研究分野 ホームページ
  • URL: http://news7a1.atm.iwate-u.ac.jp/~crcdbbt/index.htm
• [備考] 岩手大学農学部植物生命科学科ホームページ
  • URL: https://sites.google.com/site/iwateplant/