2015 Fiscal Year Annual Research Report
| Project Area | Integrative system of autonomous environmental signal recognition and memorization for plant plasticity |
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| Project/Area Number |
15H05957
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
松林 嘉克 名古屋大学, 理学研究科, 教授 (00313974)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
望田(桑田) 啓子 名古屋大学, トランスフォーマティブ生命分子研究所, 特任助教 (70624352)
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| Project Period (FY) |
2015-06-29 – 2020-03-31
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| Keywords | ペプチドホルモン / 維管束 / 窒素栄養 / 環境応答 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
自然界では，土壌中の窒素栄養分は極めて不均一に存在する．そのため，植物はあらゆる方向に根を張りめぐらせつつ，一部の根で窒素欠乏を感知した時に，特異的なペプチドシグナルCEPを介して他の根で相補的により多くの窒素を取り込むしくみを備えている．本研究では，この全身的窒素要求シグナリング系をモデルとして，根から葉に移行したペプチドが受容体に認識された後に，葉でつくられ篩管を通って再び根に移行すると想定される2 次シグナルの解明を中心に，長距離シグナル伝達を介した植物の巧みな栄養環境応答の全体像の解明に挑む．これらの解析を通して，植物が根における局所的な環境刺激をいかにして感知し，植物体全体の変動環境への適応に結びつけているのかを明らかにしていく．
蛍光ラベルCEP を合成して根から吸わせ，どのように取り込まれていくかを蛍光顕微鏡で観察すると，葉の維管束への蛍光シグナルの蓄積が観察された．また，道管から滲みだした蛍光ラベルCEPは，維管束内を拡散して師部側にまで達していた．これは，葉における気孔からの水分の蒸発によってできる蒸散流が，root-to-shootの情報伝達の駆動力として働いている可能性を示している．また，CEP 受容体欠損株，野性株および根をCEP 処理した野性株の子葉から維管束組織のみを取り出し，CEP 依存的に発現変動する遺伝子群をマイクロアレイで抽出した．その結果，CEP 受容体欠損株で発現減少し，根をCEP 処理した野性株で発現が高まる分子群を複数見出した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
葉における気孔からの水分の蒸発によってできる蒸散流が，root-to-shootの情報伝達の駆動力として働いているという新しい概念の確立に至った．また，根から葉に移行したペプチドが受容体に認識された後に，葉でつくられ篩管を通って再び根に移行すると想定される2 次シグナルの候補を複数得ることができた．
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| Strategy for Future Research Activity |
CEP 受容体下流の長距離シグナルの解析について，引き続きマイクロアレイで抽出した遺伝子群の中から，欠損株でCEP 応答が低下したり，過剰発現株で根の硝酸取り込み輸送体の発現が上昇するものを探索していく．下流シグナルが見つかってくれば，それをマーカーとして，蒸散流が，どのようにシグナルの濃縮・増幅や維管束内での情報伝達に関与しているか，維管束や気孔開口の専門家と協力して解析する．
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[Journal Article] An Arabidopsis thaliana copper-sensitive mutant suggests a role of phytosulfokine in ethylene production.2015
Author(s)
Wu, T., Kamiya, T., Yumoto, H., Sotta, N., Katsushi, Y., Shigenobu, S., Matsubayashi, Y., and Fujiwara, T.
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Journal Title
J. Exp. Bot.
Volume: 66
Pages: 3657-3667
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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