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2014 年度 実績報告書

核酸塩基代謝の多機能性とストレス適応戦略における代謝中間体の役割解明

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 25119717
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) 2013-04-01 – 2015-03-31
キーワードアブシジン酸 / アラントイン / プリン代謝 / ストレス応答 / 活性代謝中間体 / 多機能代謝
研究実績の概要

植物が獲得した多様で巧妙な物質代謝系は独立栄養の基盤であるだけでなく,自律的な移動能力の欠如を補償する生存戦略の要でもある。これまでに,窒素リサイクル代謝の一環と理解されてきた核酸塩基(プリン環)の分解が,乾燥等のストレスへの適応にも関与すること,また,その代謝中間体アラントインがアブシジン酸(ABA)生成を亢進する生理活性を有し,シロイヌナズナのストレス耐性を高めることを示した。本年度も昨年度に引き続き以下の3項目を中心に研究を進め,以下の知見を得た。
1.アラントインによる ABA生成亢進の作用機序:ABA生成を亢進するアラントインのプライマリーな作用点が,ABA配糖体の分解を触媒するBG1を介したABA再生系にあることを遺伝学的に示した。即ち,アラントインを恒常的に蓄積するシロイヌナズナaln株とBG1のノックアウト株の二重突然変異株を作出し,本株がABAレベルの亢進やABA応答などアラントインの蓄積に誘導されるaln株の変異表現型をほぼ喪失することを明らかにした。
2.アラントインに非応答な変異体の単離:アラントインの投与に対して強く応答するシロイヌナズナ遺伝子プロモーターの発現制御下でレポーターを発現する形質転換株を作出し,これを親株としてアラントインに非応答な変異体の取得を目指したが,その単離には至らなかった。
3.アラントインの代謝操作によるストレス耐性の改変:プリン分解の窒素リサイクル機能を損なうことなくシロイヌナズナのストレス耐性を高める手段として,ストレス誘導的にアラントインを蓄積する形質転換体を作出し,本株が乾燥に対して野生株やaln株よりも高い耐性を獲得していることを明らかにした。

現在までの達成度 (段落)

26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

26年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 謝辞記載あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (3件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] In vitro and in vivo evidence for oxalate oxidase activity of a germin-like protein from azalea2015

    • 著者名/発表者名
      A. Sakamoto, T. Nishimura, Y. Miyaki, S. Watanabe, H. Takagi, S. Izumi, H. Shimada
    • 雑誌名

      Biochemical and Biophysical Research Communications

      巻: 458 ページ: 536-542

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2015.02.002

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] The purine metabolite allantoin enhances abiotic stress tolerance through synergistic activation of abscisic acid metabolism2014

    • 著者名/発表者名
      S. Watanabe, M. Matsumoto, Y. Hakomori, H. Takagi, H. Shimada, A. Sakamoto
    • 雑誌名

      Plant, Cell & Environment

      巻: 37 ページ: 1022-1036

    • DOI

      10.1111/pce.12218

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Arabidopsis xanthine dehydrogenase mutants defective in purine degradation show a compromised protective response to drought and oxidative stress2014

    • 著者名/発表者名
      S. Watanabe, Y. Kounosu, H. Shimada, A. Sakamoto
    • 雑誌名

      Plant Biotechnology

      巻: 31 ページ: 173-178

    • DOI

      10.5511/plantbiotechnology.14.0117a

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Nitrogen dioxide regulates organ growth by controlling cell proliferation and enlargement in Arabidopsis2014

    • 著者名/発表者名
      M. Takahashi, T. Furuhashi, N. Ishikawa, G. Horiguchi, A. Sakamoto, H. Tsukaya, H. Morikawa
    • 雑誌名

      New Phytologist

      巻: 201 ページ: 1304-1315

    • DOI

      10.1111/nph.12609

    • 査読あり
  • [学会発表] シロイヌナズナのストレス応答におけるプリン分解中間体の代謝シグナル作用の検証2015

    • 著者名/発表者名
      渡邊俊介,木下大地,HAN YiPing,島田裕士,坂本 敦
    • 学会等名
      第56回日本植物生理学会年会
    • 発表場所
      東京農業大学(東京都)
    • 年月日
      2015-03-16
  • [学会発表] シロイヌナズナの窒素再利用機構におけるプリン分解の役割検証2015

    • 著者名/発表者名
      高木 紘,渡邊俊介,田中翔馬,島田裕士,坂本 敦
    • 学会等名
      第56回日本植物生理学会年会
    • 発表場所
      東京農業大学(東京都)
    • 年月日
      2015-03-16
  • [学会発表] 代謝シグナルとしてのアラントインの検証とその利用によるストレス耐性の改変2014

    • 著者名/発表者名
      渡邊 俊介,木下大地,島田 裕士,坂本 敦
    • 学会等名
      第32回日本植物細胞分子生物学会(盛岡)大会・シンポジウム
    • 発表場所
      アイーナ(いわて県民情報交流センター,盛岡市)
    • 年月日
      2014-08-21
  • [備考] ー植物の環境適応と成長生存戦略ー 分子形質発現学研究室HPへようこそ

    • URL

      http://www.mls.sci.hiroshima-u.ac.jp/mpb/index.php

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公開日: 2016-06-01  

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