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論文

Immediate and potential long-term effects of consecutive heat waves on the photosynthetic performance and water balance in Douglas-fir

Duarte, A. G.*; 堅田 元喜; 星加 康智*; Hossain, M.*; Kreuzwieser, J.*; Arneth, A.*; Ruehr, N. K.*

Journal of Plant Physiology, 205, p.57 - 66, 2016/10

 被引用回数:20 パーセンタイル:77.16(Plant Sciences)

世界規模で増加が予測されている熱波などの極端気象は、生態系の水・炭素循環に大きな影響を及ぼす。気温上昇によって森林樹木は熱ストレスにさらされる可能性があるが、これに対する森林生態系の長期的な応答は未解明である。本研究では、大規模温室における複数回の熱波処理によってベイマツの光合成特性と水収支がどのような影響を受けるかを調べた。樹木の光合成カルボキシル効率はほとんど影響を受けないが、光飽和環境での電子伝達速度および光合成速度は大きく低下し、その影響は最後の熱波処理の6週間後まで継続した。また、熱による蒸散速度、最小気孔コンダクタンス、および夜間気孔コンダクタンスの抑制も同様に継続していた。気孔コンダクタンスモデルを用いた解析により、気孔の閉鎖やクチクラワックスの変化などの葉の形態変化が引き起こされたことがわかった。これらの結果は、ベイマツが熱ストレスに対して光合成性能を低下させる代わりに水分の消費を抑えるように応答することを示しており、熱波によって長期的な樹木成長が阻害される可能性が示唆された。

論文

An Improved system for shoot regeneration from stem explants of Lombardy poplar (${it Populus nigra}$ L. var. ${it italica}$ Koehne)

Biswas, K.; 毛利 武*; 古川原 聡*; 長谷 純宏; 鳴海 一成; 大野 豊

American Journal of Plant Sciences, 3(9), p.1181 - 1186, 2012/09

We developed a system for the regeneration of Lombardy poplar (${it Populus nigra}$ L. var. ${it italica}$) shoots from internodal stem explants. Using this system, shoots regenerated from 87% of the stem explants placed on Murashige and Skoog (MS) medium supplemented with 0.1 mg/L indole-3-acetic acid and 0.5 mg/L benzylaminopurine without undergoing callus formation. About 80% of the ${it in vitro}$ regenerated shoots developed roots on MS medium supplemented with 0.5 mg/L indole-3-butyric acid and 0.02 mg/L 1-naphthylacetic acid. The protocol presented here is simple and economical because it does not rely on pre-incubation in callus induction medium or repeated subculture in shoot induction medium containing ${it trans}$-zeatin, an expensive substance. The ${it in vitro}$ regeneration system presented here could be used for evaluation of radiation sensitivity for Lombardy poplar tissues.

論文

Molecular characterization of an anthocyanin-related glutathione $$S$$-transferase gene in cyclamen

北村 智; 秋田 祐介; 石坂 宏*; 鳴海 一成; 田中 淳

Journal of Plant Physiology, 169(6), p.636 - 642, 2012/04

 被引用回数:46 パーセンタイル:86.43(Plant Sciences)

アントシアニンはフラボノイドの一種で、花弁のさまざまな色がフラボノイドによって支配されている。本研究では、シクラメンにおいて、アントシアニン輸送に関与するグルタチオントランスフェラーゼ(GST)遺伝子を同定するために、若い花弁より抽出したRNAに対してディジェネレートPCRを行うことにより、これまでに報告のない4種類のGST様遺伝子(CkmGST1, 2, 3, 4)を得た。発育ステージの異なる花弁RNAを用いた発現解析により、CkmGST3を除く3遺伝子はいずれのステージでも同程度の発現であったが、CkmGST3のみ、他のアントシアニン生合成遺伝子(CkmF3'5'H, CkmDFR2)と類似した発現パターンを示すことが明らかとなった。分子系統学的解析からは、CkmGST3がフラボノイド輸送関連因子に最も近縁であることが示唆された。4種のCkmGST遺伝子をシロイヌナズナ${it tt19}$変異体で個別に発現させたところ、CkmGST3のみ${it tt19}$のアントシアニン欠損表現型を相補することがわかった。これらの結果から、CkmGST3がアントシアニン経路に関与するシクラメンGSTであることが明らかとなった。

論文

Metabolic profiling and cytological analysis of proanthocyanidins in immature seeds of Arabidopsis thaliana flavonoid accumulation mutants

北村 智; 松田 史生*; 峠 隆之*; 榊原 圭子*; 山崎 真巳*; 斉藤 和季*; 鳴海 一成

Plant Journal, 62(4), p.549 - 559, 2010/05

 被引用回数:66 パーセンタイル:88.95(Plant Sciences)

昨今、フラボノイドの強力な抗酸化活性から、フラボノイドがわれわれ人類にとって有用な高機能物質として利用できると注目されているが、これらフラボノイドの植物体内での機能は、紫外線防護や花色発揮,ホルモン調節など広範にわたることが知られている。これらフラボノイドは、植物細胞内の小胞体近傍で生合成が進行するのに対して、最終的な蓄積場所は、異なる細胞内小器官である液胞であることがわかっている。このことは、フラボノイドの生合成場所と最終蓄積場所を繋ぐ「フラボノイド細胞内輸送機構」が植物細胞に存在することを強く示唆している。われわれはこれまでに、イオンビームを用いてフラボノイド輸送にかかわる新規遺伝子TT19をシロイヌナズナから単離したが、その機能は不明であった。本研究では、TT19遺伝子や液胞膜局在フラボノイドトランスポーターTT12遺伝子に着目し、これらの変異体における代謝的・細胞学的解析を行った。その結果、TT19タンパク質は細胞質領域でフラボノイド前駆体を保護している可能性が示唆された。

論文

A Gene encoding ${it SMALL ACIDIC PROTEIN 2}$ potentially mediates the response to synthetic auxin, 2,4-dichlorophenoxyacetic acid, in ${it Arabidopsis thaliana}$

中曽根 光; 山田 真紀*; 清末 知宏*; 鳴海 一成; 内宮 博文*; 大野 豊

Journal of Plant Physiology, 166(12), p.1307 - 1313, 2009/08

 被引用回数:4 パーセンタイル:15(Plant Sciences)

The ${it SMALL ACIDIC PROTEIN 2}$ (${it SMAP2}$) gene is a paralogue of the ${it SMAP1}$ gene that mediates the response to the synthetic auxin 2,4-dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D) in the root of Arabidopsis thaliana. Their encoded proteins, SMAP1 and SMAP2, are similar in calculated molecular weight and isoelectric point, and in having a highly conserved phenylalanine and aspartic acid-rich domain. RNA expression analysis showed that ${it SMAP1}$ mRNA is present throughout the plant body while ${it SMAP2}$ mRNA is restricted to siliques and anthers. Over-expression of the ${it SMAP2}$ gene, as well as ${it SMAP1}$, by 35S cauliflower mosaic virus promoter restored sensitivity to 2,4-D in the 2,4-D-resistant mutant, ${it aar1}$, which is defective in ${it SMAP1}$ function. The results suggest that SMAP2 has an ability to mediate the 2,4-D response and is expressed only in restricted tissues.

論文

A UVB-hypersensitive mutant in ${it Arabidopsis thaliana}$ is defective in the DNA damage response

坂本 綾子; Lan, V. T. T.*; Puripunyavanich, V.*; 長谷 純宏; 横田 裕一郎; 鹿園 直哉; 中川 繭*; 鳴海 一成; 田中 淳

Plant Journal, 60(3), p.509 - 517, 2009/07

 被引用回数:19 パーセンタイル:54.1(Plant Sciences)

細胞分裂周期の進行は、内的又は外的なさまざまな要因によって常にストレスを受けており、それによってDNA複製の中断や染色体の分配異常などが引き起こされることが知られている。細胞周期チェックポイントとは、こうした異常事態の際に細胞周期の進行を停止し、適切な処理が行われるまで次のステップに移行しないようにするための機構である。われわれは、シロイヌナズナの紫外線感受性変異株のスクリーニングの過程で、${it suv2}$ (sensitive to UV 2)変異株を単離した。${it suv2}$変異株は、さまざまなDNA変異原やヒドロキシウレアに対して感受性を示し、その表現系は損傷チェックポイントにかかわるAtATRの欠損株に非常によく似ていた。さらに、SUV2蛋白質はGCN4型のコイルドコイルドメインを持つ蛋白質をコードしており、N末側にはPI3K様プロテインキナーゼのターゲット配列が2か所存在していた。そこで、SUV2蛋白質同士どうしの相互作用を酵母two-hybridの系で解析したところ、${it suv2}$は2量体を形成することが明らかになった。以上の結果から、われわれは${it suv2}$がATRの活性を制御するATRIPのシロイヌナズナにおけるホモログであると結論づけ、AtATRIPと命名した。

論文

${it Arabidopsis thaliana}$ Y-family DNA polymerase $$eta$$ catalyses translesion synthesis and interacts functionally with PCNA2

Anderson, H.*; Vonarx, E.*; Pastushok, L.*; 中川 繭; 片渕 淳*; Gruz, P.*; Rubbo, A.*; Grice, D.*; Osmond, M.*; 坂本 綾子; et al.

Plant Journal, 55(6), p.895 - 908, 2008/09

 被引用回数:38 パーセンタイル:73.87(Plant Sciences)

We assessed the roles of ${it Arabidopsis thaliana}$ ${it POLH, PCNA1}$ and ${it PCNA2}$ in TLS mediated UV resistance. ${it Arabidopsis}$ ${it POLH}$ defective mutants sensitized growth of roots and whole plants to UV radiation indicating AtPol$$eta$$ contributes to UV resistance. ${it POLH}$ alone did not complement the UV sensitivity conferred by deletion of yeast ${it RAD30}$, although AtPol$$eta$$ exhibited cyclobutane dimer bypass activity and interacted with yeast PCNA in vitro. Co-expression of ${it POLH}$ and ${it PCNA2}$, but not ${it PCNA1}$, restored normal UV resistance and mutation kinetics in the ${it rad30}$ mutant. A single residue difference at site 201, which lies adjacent to the lysine ubiquitylated in PCNA, appeared responsible for the inability of PCNA1 to function with AtPol$$eta$$ in UV treated yeast. PCNA interacting protein boxes and an ubiquitin-binding motif in AtPol$$eta$$ were found to be required for restoration of UV resistance in the ${it rad30}$ mutant by ${it POLH}$ and ${it PCNA2}$. These observations indicate AtPol$$eta$$ can catalyse TLS past UV induced DNA damage, and link the biological activity of AtPol$$eta$$ in UV irradiated cells to PCNA2 and PCNA-and ubiquitin-binding motifs in AtPol$$eta$$.

論文

Biosynthesis and secretion of mugineic acid family phytosiderophores in zinc-deficient barley

鈴木 基史*; 高橋 美智子*; 塚本 崇志*; 渡辺 智; 松橋 信平; 矢崎 潤史*; 岸本 直己*; 菊池 尚志*; 中西 啓仁*; 森 敏*; et al.

Plant Journal, 48(1), p.85 - 97, 2006/10

 被引用回数:150 パーセンタイル:95.73(Plant Sciences)

Mugineic acid family phytosiderophores (MAs) are metal chelators that are produced in graminaceous plants in response to Fe deficiency, but current evidence regarding secretion of MAs during Zn deficiency is contradictory. HPLC analysis showed that Zn deficiency induces the synthesis and secretion of MAs in barley plants. Studies of the genes involved in the methionine cycle using microarray analysis showed that the transcripts of these genes were increased in both Zn-deficient and Fe-deficient barley roots. Analysis using the PETIS confirmed that more $$^{62}$$Zn(II)-MAs than $$^{62}$$Zn$$^{2+}$$ were absorbed by the roots of Zn-deficient barley plants. These data suggest that the increased biosynthesis and secretion of MAs arising from a shortage of Zn are not due to an induced Fe deficiency, and that secreted MAs are effective in absorbing Zn from the soil.

論文

A Small acidic protein 1 (SMAP1) mediates responses of the arabidopsis root to the synthetic auxin 2,4-dichlorophenoxyacetic acid

Rahman, A.*; 中曽根 光*; Chhun, T.*; 大浦 千春*; Biswas, K. K.*; 内宮 博文*; 鶴見 誠二*; Baskin, T. I.*; 田中 淳; 大野 豊

Plant Journal, 47(5), p.788 - 801, 2006/09

 被引用回数:33 パーセンタイル:63.98(Plant Sciences)

2,4-Dは、IAAの化学的アナログで、オーキシンとして投与し植物の生長を制御する際に広く使用されており、IAAと共通した応答経路で作用すると考えられている。本論文では、2,4-Dに対して感受性が低下しているがIAAに対しては野生型と同様の感受性を示す変異体であるアンチオーキシン耐性変異体(${it aar1}$)について報告する。${it aar1}$の2,4-D応答変化の特異性は、${it DR5:GUS}$, ${it HS:AXR3NT-GUS}$などのマーカー遺伝子の発現や${it IAA11}$遺伝子のリアルタイムPCR法などにより確認された。2系統の${it aar1}$変異遺伝子座を調べたところ、両者とも複数の遺伝子にまたがるゲノムDNAの欠失が起こっていた。そこで、相補試験、及びRNAi形質転換体の解析を行い、欠失領域に存在する単一の遺伝子が2,4-D応答変化に関与していることを証明した。この遺伝子は、機能未知のタンパク質をコードする遺伝子(${it SMAP}$:${it small acidic protein 1}$)で動植物には存在するが、菌類や原核生物には報告がないものであった。本研究により、SMAP1は2,4-D応答の調節因子であること、2,4-DとIAAに対する応答反応は部分的に異なる経路で引き起こされることが示唆された。

論文

A Mutation in the ${it uvi4}$ gene promotes progression of endo-reduplication and confers increased tolerance towards ultraviolet B light

長谷 純宏; Trung, K. H.*; 松永 司*; 田中 淳

Plant Journal, 46(2), p.317 - 326, 2006/04

 被引用回数:86 パーセンタイル:88.84(Plant Sciences)

新しいシロイヌナズナの紫外線耐性変異体${it uvi4}$を単離しその特徴を解析した。B領域紫外線を付加した条件下での${it uvi4}$植物体の生育量は野生型の2倍以上であった。紫外線によって生成されるシクロブタン型ピリミジン二量体の修復能並びに葉に含まれる紫外線吸収物質の量は植物の紫外線耐性に重要であることが知られているが、${it uvi4}$変異体では、いずれも野生型と差が見られなかった。${it UVI4}$遺伝子は新規の塩基性タンパクをコードしていることが明らかになった。われわれは、${it uvi4}$変異体の胚軸では核内倍加が1回多く進むことを見いだした。${it uvi4}$変異体の葉においても核内倍加の促進が確認された。${it UVI4}$遺伝子は細胞分裂が盛んな組織で強く発現していた。葉の発達過程においては、${it UVI4}$遺伝子の発現は求基的に消失した。葉全体の面積は発達過程を通して${it uvi4}$変異体と野生型との間で差がみられなかったが、表皮細胞の平均面積は${it uvi4}$変異体で有意に大きいことから、${it uvi4}$では細胞数が少なくかつ細胞が大きいことがわかった。これらの結果から、${it UVI4}$が細胞の分裂状態の維持に必要であり、遺伝子の変異によって核内倍加が促進されることが示唆された。四倍体のシロイヌナズナは二倍体のシロイヌナズナに比べて紫外線に耐性であり、このことは、${it uvi4}$変異体での核内倍加の促進が紫外線耐性の原因であることを支持する。

論文

Rice plants take up iron as an Fe$$^{3+}$$-phytosiderophore and as Fe$$^{2+}$$

石丸 泰寛*; 鈴木 基史*; 塚本 崇志*; 鈴木 一正*; 中園 幹生*; 小林 高範*; 和田 泰明*; 渡辺 智; 松橋 信平; 高橋 美智子*; et al.

Plant Journal, 45(3), p.335 - 346, 2006/02

 被引用回数:442 パーセンタイル:99.63(Plant Sciences)

${it OsIRT2}$ gean was isolated from rice, which is highly homologous to ${it OsIRT1}$. Real-time PCR analysis revealed that ${it OsIRT1}$ and ${it OsIRT2}$ are expressed predominantly in roots, and these transporters are induced by low-Fe condition. Analysis using the positron-emitting tracer imaging system showed that rice plants are able to take up both an Fe$$^{3+}$$-phytosiderophore and Fe$$^{2+}$$. This result indicates that, in addition to absorbing an Fe$$^{3+}$$-phytosiderophore, rice possesses a novel Fe-uptake system that directly absorbs the Fe$$^{2+}$$, a strategy that is advantageous for growth in submerged conditions.

論文

${it Klavier}$ (${it klv}$), a novel hypernodulation mutant of ${it Lotus japonicus}$ affected in vascular tissue organization and floral induction

吉良 恵利佳*; 舘野 久美子*; 三浦 謹一郎*; 芳賀 達也*; 林 正紀*; 原田 久也*; 佐藤 修正*; 田畑 哲之*; 鹿園 直哉; 田中 淳; et al.

Plant Journal, 44(3), p.505 - 515, 2005/11

 被引用回数:85 パーセンタイル:87.8(Plant Sciences)

300Gyのヘリウムイオンビーム照射によって高根粒形成能力を持つ新規のミヤコグザの突然変異体Klavier(klv)が得られた。ミヤコグザでは、根粒形成が減少する突然変異体は多く得られるが、本突然変異体のように、根粒形成が増進されるのは非常に稀である。klv突然変異体は、根の周りに小さな根粒を非常に多数形成するばかりでなく、葉脈の形成に異常が観察され、また花期が遅れる特徴を持ち、さらに矮化変異を伴っていた。しかしながら、染色体マッピングにより、klv遺伝子の同定を試みたところ、第一染色体の長腕の0.29cM以内の位置にマップできることがわかり、単一で劣性の遺伝子であることがわかった。このことから、根粒形成と維管束や花器形成には何らかの関連があることが示唆された。

論文

Light dependency of resistance to ionizing radiation in ${it Euglena gracilis}$

林 浩孝; 鳴海 一成; 和田 成一; 菊地 正博; 古田 雅一*; 上原 赫*; 渡辺 宏*

Journal of Plant Physiology, 161(10), p.1101 - 1106, 2004/10

 被引用回数:7 パーセンタイル:18.34(Plant Sciences)

ミドリムシの野生株及びクロロプラスト欠損変異株の電離放射線に対する耐性を調査した。$$gamma$$線照射後のコロニー形成能は、クロロプラスト欠損変異株に比べて野生株の方が高かった。また、両株において、光培養した細胞の方が、暗培養した細胞よりも放射線に耐性であった。このことは、ミドリムシの放射線耐性に培養時の光照射条件が大きく寄与していることを示唆している。暗培養した細胞に比べて、光培養した細胞の方が、より高いDNA2本鎖切断修復能を有していることがコメットアッセイによって明らかになった。これらの結果は、ミドリムシがDNA2本鎖切断を克服するため、光に誘導される修復機構を持っていることを示唆している。

論文

${it TRANSPARENT TESTA 19}$ is involved in the accumulation of both anthocyanins and proanthocyanidins in ${it Arabidopsis}$

北村 智; 鹿園 直哉; 田中 淳

Plant Journal, 37(1), p.104 - 114, 2004/01

 被引用回数:306 パーセンタイル:98.88(Plant Sciences)

アントシアニンやプロアントシアニジン(PA)などのフラボノイド化合物は植物体内でさまざまな機能を発揮する。これらフラボノイドは細胞質で合成され最終的に液胞に蓄積されるが、この輸送・蓄積機構についてはほとんど不明である。イオンビームで誘発したシロイヌナズナの新規突然変異体transparent testa 19(tt19)は、栄養器官でのアントシアニン色素並びに種皮の色素の減少した表現型を示した。染色体歩行及びPCR解析によりTT19遺伝子を単離し、TT19遺伝子がグルタチオンS-トランスフェラーゼ(GST)をコードしていることを明らかにした。ペチュニアのホモログ候補であるAN9遺伝子をtt19変異体で発現させると、栄養器官でのアントシアニン蓄積は相補されたが種皮色は相補されなかった。このことは、TT19遺伝子は、アントシアニンの液胞内蓄積に必須であることだけでなく、AN9にはない機能をも有していることを示唆している。さらに、tt19変異体でのPA前駆体の蓄積パターンは、野生型のパターンと異なるものであった。これらの結果から、TT19遺伝子は、アントシアニンだけでなくPAの蓄積過程にも関与していることが明らかとなった。

論文

FRL1 is required for petal and sepal development in arabidopsis

長谷 純宏; 田中 淳; 馬場 智宏*; 渡辺 宏

Plant Journal, 24(1), p.21 - 32, 2000/10

 被引用回数:44 パーセンタイル:71.99(Plant Sciences)

シロイヌナズナの新規突然変異frl1(frl1 1)を単離し、その表現型を解析した。frl1は花弁とガクに特異的にそれらの周縁がギザギザになる表現型を示す。frl1の花弁先端部では、細胞数が野生種に比べて少なく、また、さまざまな程度に肥大した細胞が見られた。肥大した細胞では、巨大な核が観察され、野生型では起こらない核内倍加が起きていることが示唆された。また、frl1の花弁の発達は、花の発達ステージ10以降に異常になることがわかった。これらの結果から、FRL1遺伝子は、花弁の発達後期における細胞分裂の維持もしくは核内倍加サイクルへの移行の抑制に関与することが示唆された。また、花の器官のアイデンティティーを決定するホメオティック変異体との二重突然変異体解析から、FRL1遺伝子は花弁とガクのアイデンティティーに特異的に働くことが示された。

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