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2012 年度 実績報告書

ストレス適応における窒素リサイクルの隠れた機能の解明とプリン派生シグナルの検証

公募研究

研究領域大地環境変動に対する植物の生存・成長突破力の分子的統合解析
研究課題/領域番号 23119514
研究機関広島大学

研究代表者

坂本 敦  広島大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (60270477)

研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2013-03-31
キーワードプリン分解 / ストレス適応 / 窒素リサイクル / 窒素代謝 / シロイヌナズナ / 核酸塩基 / 代謝中間体 / アラントイン
研究実績の概要

核酸塩基(プリン塩基)の分解は,窒素リサイクルの端緒となる栄養代謝とされているが,乾燥などの環境要因によって活性化されストレス適応にも機能する。その作用機序としてストレス適応に貢献する代謝中間体の存在を想定し,昨年度に引き続きストレス条件で蓄積するプリン分解中間体アラントインに焦点を絞り,その恒常的な蓄積がもたらす植物生理や遺伝子発現への影響を解析し以下の結果を得た。
(1)アラントインの蓄積とストレス耐性:栄養成長が進行した植物を用いた場合は明確な結果は得られなかったが,実生を対象としてストレス耐性を評価した結果,アラントインを恒常的に蓄積するシロイヌナズナ変異株(2アリル)は高浸透圧や乾燥に対して野生株よりも高い耐性を持つことが判明した。
(2)アラントインの蓄積と遺伝子発現:変異株のトランスクリプトームは,通常条件下でもストレス応答やホルモン応答・代謝に関わる遺伝子群の発現が惹起するなど,野生株と比較して劇的に変動していることをすでに見出しているが,野生株にアラントインを投与した場合でも,典型的なアブシジン酸(ABA)/ストレス応答遺伝子の発現が有意に亢進することがわかった。また,変異株およびアラントイン処理を施した野生株におけるレポーター活性を指標に,ABA/ストレス応答遺伝子プロモーターの転写活性を評価し,これらのプロモーターがアラントイン存在下で活性化することを支持する結果も得られた。
(3)アラントインの蓄積とABAレベルの制御:変異株に観察される生理レベルや遺伝子レベルの恒常的なABA応答は一義的にABAレベルの亢進に帰せられるため,その原因を追究した結果,変異株では通常条件下でもABAの新生経路や再生経路(ABA配糖体の加水分解によるABAの遊離)の鍵ステップが活性化されていることを見出した。

現在までの達成度 (段落)

24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

24年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2013 2012

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (4件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Arabidopsis cotyledon chloroplast biogenesis factor CYO1 uses glutathione as an electron donor and interacts with PSI (A1 and A2) and PSII (CP43 and CP47) subunits2012

    • 著者名/発表者名
      Atsuko Muranaka
    • 雑誌名

      Journal of Plant Physiology

      巻: 169 ページ: 1212-1215

    • DOI

      10.1016/j.jplph.2012.04.001

    • 査読あり
  • [雑誌論文] The reductive reaction mechanism of tobacco nitrite reductase derived from a combination of crystal structures and UV-Vis microspectroscopy2012

    • 著者名/発表者名
      Shogo Nakano
    • 雑誌名

      Proteins

      巻: 80 ページ: 2035-2045

    • DOI

      10.1002/prot.24094

    • 査読あり
  • [雑誌論文] X-ray crystal structure of a mutant assimilatory nitrite reductase that shows sulfite reductase-like activity2012

    • 著者名/発表者名
      Shogo Nakano
    • 雑誌名

      Chemistry Biodiversity

      巻: 9 ページ: 1989-1999

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2008.10.060

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Differences in intron-mediated enhancement of gene expression by the first intron of cytosolic superoxide dismutase gene from rice in monocot and dicot plants2012

    • 著者名/発表者名
      Shigeto Morita
    • 雑誌名

      Plant Biotechnology

      巻: 29 ページ: 115-119

    • DOI

      10.5511/plantbiotechnology.11.1207a

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structure-function relationship of assimilatory nitrite reductases from the leaf and root of tobacco based on the high resolution structure2012

    • 著者名/発表者名
      Shogo Nakano
    • 雑誌名

      Protein Science

      巻: 21 ページ: 383-395

    • DOI

      10.1002/pro.2025

    • 査読あり
  • [学会発表] ストレス適応における核酸塩基代謝の作用機序と代謝中間体の役割2013

    • 著者名/発表者名
      渡邊俊介
    • 学会等名
      第54回日本植物生理学会年会
    • 発表場所
      岡山
    • 年月日
      2013-03-21 – 2013-03-23
  • [学会発表] ウレイド化合物を蓄積するシロイヌナズナ変異株のストレス生理学的解析2013

    • 著者名/発表者名
      高木 紘
    • 学会等名
      第54回日本植物生理学会年会
    • 発表場所
      岡山
    • 年月日
      2013-03-21 – 2013-03-23
  • [学会発表] Theoretical inference of the influence of metabolites on gene expression based on publicly available sets of microarray data2013

    • 著者名/発表者名
      Mariko Miyamoto
    • 学会等名
      第54回日本植物生理学会年会
    • 発表場所
      岡山
    • 年月日
      2013-03-21 – 2013-03-23
  • [学会発表] Revealing a hidden role of nucleobases metabolism in plant strategies coping with stress2012

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Sakamoto
    • 学会等名
      平成24年度鳥取大学乾燥地研究センター共同研究発表会
    • 発表場所
      鳥取
    • 年月日
      2012-12-01 – 2012-12-02
  • [産業財産権] イネ形質転換体及びその作成方法2013

    • 発明者名
      島田裕士,坂本 敦
    • 権利者名
      国立大学法人広島大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2013-048259
    • 出願年月日
      2013-03-11

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公開日: 2018-02-02  

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