2015 Fiscal Year Annual Research Report
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15H05776
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
西村 いくこ 京都大学, 理学研究科, 教授 (00241232)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
嶋田 知生 京都大学, 理学研究科, 講師 (20281587)
田村 謙太郎 京都大学, 理学研究科, 助教 (40378609)
上田 晴子 京都大学, 理学研究科, 特定研究員 (90402776)
山田 健志 京都大学, 理学研究科, 特定研究員 (00360339)
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| Project Period (FY) |
2015-05-29 – 2020-03-31
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| Keywords | 環境応答 / 細胞内膜系 / 小胞体 / ERボディ / Straightening / ミロシン細胞 / 細胞骨格 / 原形質流動 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，細胞内膜系動態の視点から植物の虫害応答能力と環境応答能力の解明を目指している．
１．虫害応答能力：小胞体の柔軟性を支える分子機構の解明を行った上で，植物体の地下部のERボディ系と地上部のミロシン細胞系の２つの忌避物質生産機構の解明に取り組んだ．小胞体膜タンパク質RHD3のC末端領域のリン酸化が小胞体膜の効率的な融合に必須であることを報告した．次いで，ERボディのβ-glucosidase (PYK10)がカラシ油配糖体を基質として，忌避物質を生産することを報告した．食害実験系も確立し，PYK10が防虫害に働くことも明らかにした（論文作成中）．一方，ミロシン細胞は，葉原基細胞から，維管束細胞分化とは独立に分化すること，ミロシン細胞の分化が表皮組織の気孔の分化マスター遺伝子FAMAによって制御されており，２つの異型細胞の競争的分化機構が存在することを報告した．病害応答では，細胞核膜孔タンパク質や小胞輸送アダプタータンパク質複合体AP2が関与することも報告した．
２．環境応答能力：植物の器官の屈曲応答Straighteningに注目した．これまでにActin-Myosin XI細胞骨格がStraighteningに必須であることを示してきた．今回，新たにオーキシン輸送体ABCB19が花茎の重力屈性及びStraighteningの司令塔である繊維細胞の原形質流動の双方に必須であることを報告した．Straighteningは器官の屈曲という機械刺激に応答して発動することから，機械センサーチャネル候補因子及び各種細胞骨格関連因子の欠損変異体を確立し，それぞれにマーカーを導入して，細胞内膜系（特に小胞体と液胞）とアクチンの動態の可視化を行っている．また，他の環境要因応答についても，細胞核が内部の遺伝情報を守るために，紫外線を忌避する運動を起こすことを報告した．
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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
本研究ではモデル植物シロイヌナズナを用いている．当初予期していなかったこととして，植物栽培室の問題がある．本研究課題の開始年度（2015年度）は研究代表者所属機関である京都大学の栽培室で順調に植物の栽培を行うことができた．その後，2016年4月に研究代表者の移籍に伴い，シロイヌナズナの突然変異体や形質転換体を甲南大学理工学部の栽培室に移したところ，植物の生育障害が起こり，全く結実しないという状況に陥った．栽培室の空調機の清掃，除湿機の導入・配管工事など手を尽くし，植物の生育は正常であるとは言い難いが，当初に比べて改善されてきた．
解決策の一つとして，本研究課題分担者の所属機関京都大学に植物の栽培と種子の収穫を委託している．しかし，形質転換植物体（組換え植物体）を栽培室から持ち出して甲南大学へ移動させることは禁じられているため，植物体を用いた研究に腐心している．
本課題では，植物の環境応答能力と虫害応答能力の２つの研究を行っている．環境応答能力研究では，実験対象が花茎であるため，植物を栽培室で生育させることが必須となる．生育環境が悪いため，欠損変異体の確立とマーカーを導入した形質転換体の作製に困難が生じ，環境応答能力研究は当初の計画より若干の遅れが生じている．一方，虫害応答能力研究については，インキュベータで育てた幼植物を用いて研究を進めることができたため，『研究実績の概要』に記載した通り，当初の計画以上の成果を得ることができた．
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| Strategy for Future Research Activity |
『現在までの進捗状況』に記載の植物栽培室の問題はあるが，改善に向かっていることから，当初の計画に沿って研究を推進する予定である．
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Research Products
(55 results)
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[Journal Article] PYK10 myrosinase reveals a functional coordination between endoplasmic reticulum bodies and glucosinolates in Arabidopsis thaliana.2017
Author(s)
Nakano RT, Pislewska-Bednarek M, Yamada K, Edger PP, Miyahara M, Kondo M, Bottcher C, Mori M, Nishimura M, Schulze-Lefert P, Hara-Nishimura I, Bednarek P.
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Journal Title
Plant J.
Volume: 89
Pages: 204-220
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Phosphorylation of the C Terminus of RHD3 Has a Critical Role in Homotypic ER Membrane Fusion in Arabidopsis.2016
Author(s)
Ueda H, Yokota E, Kuwata K, Kutsuna N, Mano S, Shimada T, Tamura K, Stefano G, Fukao Y, Brandizzi F, Shimmen T, Nishimura M, Hara-Nishimura I.
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Journal Title
Plant Physiol.
Volume: 170
Pages: 867-880
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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