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2016 年度 実績報告書

植物における硝酸応答の分子基盤の解明

研究課題

研究課題/領域番号 25252014
研究機関東京大学

研究代表者

柳澤 修一  東京大学, 生物生産工学研究センター, 教授 (20222359)

研究期間 (年度) 2013-05-31 – 2017-03-31
キーワード植物 / 硝酸シグナル / シグナル伝達 / 転写因子
研究実績の概要

陸上植物の主要な窒素源である硝酸イオンは、遺伝子発現を変化させて、様々な応答(硝酸応答)を引き起こす。この現象の鍵を握る転写因子NLPを手掛かりに、植物の硝酸応答の分子メカニズムを明らかにするための解析を行った。昨年度までに、硝酸応答の鍵はNLPファミリーに属する転写因子がカルシウム依存的タンパク質リン酸化酵素によってリン酸化されて活性化することを明らかにしてきたが、今回、活性化されたNLP転写促進因子はNIGT1 (Nitrate-inducible, GARP-type Transcriptional Repressor 1) 遺伝子の発現を直接、促進することによって転写カスケードを生み出していることを明らかにした。また、NIGT1は自分自身の発現を抑制する転写抑制因子であること、また、NLP転写促進因子とNIGT1転写抑制因子は硝酸輸送体遺伝子の発現を拮抗的に制御していることも明らかにした。これの発見から、硝酸態窒素量の変化に伴って正と負の制御のバランスが変化して、硝酸態窒素量の変化に合わせた遺伝子発現が起こるというモデルを提唱した。一方で、NLP転写因子はアスパラギン酸オキシダーゼ遺伝子の発現を直接、促進することも明らかにした。アスパラギン酸オキシダーゼはNADHのde novo合成における鍵酵素であることから、窒素十分条件あるいは窒素飢餓条件にあるシロイヌナズナさらには窒素飢餓条件で生育させた後に硝酸態窒素を与えたシロイヌナズナにおけるNADHとNADPHの含量を測定し、NAD含量は特に若い葉で硝酸態窒素の供給量に影響されることを示唆するデータを得た。

現在までの達成度 (段落)

28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

28年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (19件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 3件、 招待講演 3件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] ハーバード大学医学系大学院/カリフォルニア大学サンフランシスコ校(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      ハーバード大学医学系大学院/カリフォルニア大学サンフランシスコ校
  • [雑誌論文] Reduced expression of APUM24, encoding a novel rRNA processing factor, induces sugar-dependent nucleolar stress and altered sugar responses in Arabidopsis thaliana2018

    • 著者名/発表者名
      Maekawa, S., Ishida, T. and Yanagisawa, S.
    • 雑誌名

      Plant Cell

      巻: 30 ページ: 209-227

    • DOI

      10.1105/tpc.17.00778

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nucleolar stress and sugar response in plants2018

    • 著者名/発表者名
      Maekawa, S. and Yanagisawa, S.
    • 雑誌名

      Plant Signal Behav.

      巻: - ページ: e1442975

    • DOI

      10.1080/15592324.2018.1442975

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Discovery of Nitrate-CPK-NLP signalling in central nutrient-growth networks2017

    • 著者名/発表者名
      Liu, K.-H., Niu, Y., Konishi, M., Wu, Y., Du, H., Chung, H.S. Li, L., Boudsocq, M., McCormack, M., Maekawa, S., Ishida, T., Zhang, C., Shokat, K., Yanagisawa, S. and Sheen, J.
    • 雑誌名

      Nature

      巻: 545 ページ: 311-316

    • DOI

      10.1038/nature22077

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Molecular basis of the nitrogen response in plants.2017

    • 著者名/発表者名
      Ueda, Y., Konishi, M. and Yanagisawa, S.
    • 雑誌名

      Soil Sci. Plant Nutr.

      巻: 63 ページ: 329-341

    • DOI

      10.1080/00380768.2017.1360128

    • 査読あり
  • [学会発表] Phenome analysis of natural genetic variations with Arabidopsis ecotypes and rice cultivars: Visualization of different nutrient uptake ability2017

    • 著者名/発表者名
      Shuichi Yanagisawa
    • 学会等名
      Global Engage’s 4t h Plant Genomics & Gene Editing Asia Congress
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] The regulation of nutrient starvation-induced leaf senescence by light signaling2017

    • 著者名/発表者名
      Yasuhito Sakuraba
    • 学会等名
      East Asian Symposium on Senescence and Chronobiology in Plants
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Ca2+シグナリングを介した硝酸シグナル伝達 のメカニズム2017

    • 著者名/発表者名
      小西美稲子
    • 学会等名
      第3回 植物の栄養研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] Nutrient uptake-based assessment of genetic variation of nitrogen and phosphorus response in rice2017

    • 著者名/発表者名
      Yoshiaki Ueda, Shuichi Yanagisawa
    • 学会等名
      International Plant Nutrition Colloquium - IPNC 2017
    • 国際学会
  • [学会発表] P欠乏による硝酸イオン吸収抑制の分子機構2017

    • 著者名/発表者名
      小西美稲子、前田佳栄、木羽隆敏、柳澤修一
    • 学会等名
      日本土壌肥料学会2017年度仙台大会
  • [学会発表] フィトクロムを介した赤色光シグナルによるリン酸獲得機構の制御2017

    • 著者名/発表者名
      櫻庭康仁、馬渕敦士、射場厚、柳澤修一
    • 学会等名
      日本土壌肥料学会2017年度仙台大会
  • [学会発表] 栄養素の取り込みを指標としたイネの窒素・リン飢餓応答性の品種間差の解析2017

    • 著者名/発表者名
      植田佳明、宮尾(徳富)光恵、栁澤修一
    • 学会等名
      日本土壌肥料学会2017年度仙台大会
  • [学会発表] シロイヌナズナの硝酸応答を担うNLP転写因子群の機能解析2017

    • 著者名/発表者名
      沖津孝幸、小西美稲子、柳澤修一
    • 学会等名
      日本土壌肥料学会2017年度仙台大会
  • [学会発表] 根の形態形成への糖誘導性リボソーム生合成関連因子OLI2の関与2017

    • 著者名/発表者名
      前川修吾、柳澤修一
    • 学会等名
      日本土壌肥料学会2017年度仙台大会
  • [学会発表] シロイヌナズナ高親和性硝酸イオン輸送体NRT2.1遺伝子のグルタミンによる発現抑制2017

    • 著者名/発表者名
      郭鵬程、小西美稲子、柳澤修一
    • 学会等名
      日本土壌肥料学会2017年度仙台大会
  • [学会発表] Physiological roles of the nitrate-responsive gene encoded Dof2.1 transcription factor in Arabidopsis2017

    • 著者名/発表者名
      Meng-na Zhuo, Yasuhito Sakuraba, Shuichi Yanagisawa
    • 学会等名
      日本土壌肥料学会2017年度仙台大会
  • [学会発表] 硝酸シグナルによるシロイヌナズナNAD+生合成制御の可能性の検討2017

    • 著者名/発表者名
      斉藤守秋、小西美稲子、柳澤修一
    • 学会等名
      日本土壌肥料学会2017年度仙台大会
  • [備考] 植物の栄養による生長制御のためのネットワークにおける硝酸イオン-CPK-NLPシグナル伝達の発見

    • URL

      http://www.a.u-tokyo.ac.jp/topics/2017/20170518-1.html

  • [備考] 植物のリボソーム生合成因子APUM24の機能解明と糖によるリボソーム生合成の制御機構の発見

    • URL

      http://www.a.u-tokyo.ac.jp/topics/2017/20171222-1.html

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公開日: 2018-12-17   更新日: 2022-02-21  

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