セミナー室 / 植物の低栄養応答

硫黄欠乏に対する植物の応答
適応のための内的動態

Vol.60 No.10 Page. 527 - 537 (published date : 2022年10月1日)
伊藤 岳洋1, 張 柳2, 大津（大鎌） 直子3, 丸山 明子2
  1. 東京農工大学大学院連合農学研究科
  2. 九州大学大学院農学研究院
  3. 東京農工大学大学院農学研究院
vol60_10

 

概要原稿

植物は全生物の必須栄養素である硫黄を硫酸イオンとして吸収し，タンパク質や有用代謝物などの有機物を生成する．本稿では，硫黄の吸収・同化の促進や貯蔵物質の代謝変換など，植物がみせる硫黄欠乏環境への巧みな適応機構について概説する．

リファレンス

  1. 1) P. Marschner: “Marschner's Mineral Nutrition of Higher Plants: Chapter 6 Functions of Mactonutrients, 6.2 Sulphur,” Academic Press, 2012, p.151-158.
  2. 2) S. R. Long, M. Kahn, L. Seefeldt, Y. F. Tsay & S. Kopriva: “Biochemistry & Molecular Biology of Plants: Chapter 16 nitrogen and sulfur,” Wiley Blackwell, 2015, p.746-768.
  3. 3) B. A. Halkier & J. Gershenzon: Annu. Rev. Plant Biol., 57, 303 (2006).
  4. 4) 菅野均志：肥料科学，41, 29 (2019).
  5. 5) T. Leustek, M. N. Martin, J. A. Bick & J. P. Davies: Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol., 51, 141 (2000).
  6. 6) K. Saito: Plant Physiol., 136, 2443 (2004).
  7. 7) H. Takahashi, S. Kopriva, M. Giordano, K. Saito & R. Hell: Annu. Rev. Plant Biol., 62, 157 (2011).
  8. 8) M. Noji, K. Inoue, N. Kimura, A. Gouda & K. Saito: J. Biol. Chem., 273, 32739 (1998).
  9. 9) M. Watanabe, M. Kusano, A. Oikawa, A. Fukushima, M. Noji & K. Saito: Plant Physiol., 146, 310 (2008).
  10. 10) M. Wirtz & R. Hell: Plant Cell, 19, 625 (2007).
  11. 11) 渡辺文太・平竹　潤：化学と生物，53，354 (2015).
  12. 12) R. Hell & L. Bergmann: Planta, 180, 603 (1990).
  13. 13) C.-L. Wang & D. J. Oliver: Plant Mol. Biol., 31, 1093 (1996).
  14. 14) Y. Chiba, M. Ishikawa, F. Kijima, R. H. Tyson, J. Kim, A. Yamamoto, E. Nambara, T. Leustek, R. M. Wallsgrove & S. Naito: Science, 286, 1371 (1999).
  15. 15) Y. Chiba, R. Sakurai, M. Yoshino, K. Ominato, M. Ishikawa, H. Onouchi & S. Naito: Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 100, 10225 (2003).
  16. 16) H. Onouchi, Y. Nagami, Y. Haraguchi, M. Nakamoto, Y. Nishimura, R. Sakurai, N. Nagao, D. Kawaski, Y. Kadokura & S. Naito: Genes Dev., 19, 1799 (2005).
  17. 17) S. K. Gidda, O. Miersch, A. Levitin, J. Schmidt, C. Wasternack & L. Varin: J. Biol. Chem., 278, 17895 (2003).
  18. 18) G. L. Fernandez-Milmanda, C. D. Crocco, M. Reichelt, C. A. Mazza, T. G. Kollner, T. Zhang, M. D. Cargnel, M. Z. Lichy, A.-S. Fiorucci, C. Fankhauser et al.: Nat. Plants, 6, 223 (2020).
  19. 19) R. Komori, Y. Amano, M. Ogawa-Ohnishi & Y. Matsubayashi: Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 106, 15067 (2009).
  20. 20) C. Kaufmann & M. Sauter: J. Exp. Bot., 70, 4267 (2019).
  21. 21) H. Takahashi: J. Exp. Bot., 70, 4075 (2019).
  22. 22) 丸山明子：日本土壌肥料学会誌，92, 121 (2021).
  23. 23) H. Takahashi, A. Watanabe-Takahashi, F. W. Smith, M. Blake-Kalff, M. J. Hawkesford & K. Saito: Plant J., 23, 171 (2000).
  24. 24) N. Shibagaki, A. Rose, J. P. McDermott, T. Fujiwara, H. Hayashi, T. Yoneyama & J. P. Davies: Plant J., 29, 475 (2002).
  25. 25) N. Yoshimoto, H. Takahashi, F. W. Smith, T. Yamaya & K. Saito: Plant J., 29, 465 (2002).
  26. 26) N. Yoshimoto, E. Inoue, A. Watanabe-Takahashi, K. Saito & H. Takahashi: Plant Physiol., 145, 378 (2007).
  27. 27) M. Barberon, P. Berthomieu, M. Clairotte, N. Shibagaki, J. C. Davidian & F. Gosti: New Phytol., 180, 608 (2008).
  28. 28) Y. Kimura, T. Ushiwatari, A. Suyama, R. Tominaga-Wada, T. Wada & A. Maruyama-Nakashita: Plants, 8, 106 (2019).
  29. 29) H. Rouached, M. Wirtz, R. Alary, R. Hell, A. B. Arpat, J. C. Davidian, P. Fourcroy & P. Berthomieu: Plant Physiol., 147, 897 (2008).
  30. 30) A. Maruyama-Nakashita, Y. Nakamura, A. Watanabe-Takahashi, E. Inoue, T. Yamaya & H. Takahashi: Plant J., 42, 305 (2005).
  31. 31) X.-Y. Huang, D.-Y. Chao, A. Koprivova, J. Danku, M. Wirtz, S. Muller, F. J. Sandoval, H. Bauwe, S. Roje, B. Dilkes et al.: PLoS Genet., 12, e1006298 (2016).
  32. 32) T. Kataoka, N. Hayashi, T. Yamaya & H. Takahashi: Plant Physiol., 136, 4198 (2004).
  33. 33) A. Maruyama-Nakashita, A. Watanabe-Takahashi, E. Inoue, T. Yamaya, K. Saito & H. Takahashi: Plant Cell, 27, 1279 (2015).
  34. 34) N. Yoshimoto, E. Inoue, K. Saito, T. Yamaya & H. Takahashi: Plant Physiol., 131, 1511 (2003).
  35. 35) G. Liang, F. Yang & D. Yu: Plant J., 62, 1046 (2010).
  36. 36) M. Awazuhara, T. Fujiwara, H. Hayashi, A. Watanabe-Takahashi, H. Takahashi & K. Saito: Physiol. Plant., 125, 95 (2005).
  37. 37) H. Zuber, J. C. Davidian, G. Aubert, D. Aime, M. Belghazi, R. Lugan, D. Heintz, M. Wirtz, R. Hell, R. Thompson et al.: Plant Physiol., 154, 913 (2010).
  38. 38) H. Zuber, J. C. Davidian, M. Wirtz, R. Hell, M. Belghazi, R. Thompson & K. Gallardo: BMC Plant Biol., 10, 78 (2010).
  39. 39) Z. Chen, P.-X. Zhao, Z.-Q. Miao, G.-F. Qi, Z. Wang, Y. Yuan, N. Ahmad, M.-J. Cao, R. Hell, M. Wirtz et al.: Plant Physiol., 180, 593 (2019).
  40. 40) H. Zhao, T. Frank, Y. Tan, C. Zhou, M. Jabnoune, A. B. Arpat, H. Cui, J. Huang, Z. He, Y. Poirier et al.: New Phytol., 211, 926 (2016).
  41. 41) N. Yamaji, Y. Takemoto, T. Miyaji, N. Mitani-Ueno, K. T. Yoshida & J. F. Ma: Nature, 541, 92 (2017).
  42. 42) G. Ding, G. J. Lei, N. Yamaji, K. Yokosho, N. Mitani-Ueno, S. Huang & J. F. Ma: Mol. Plant, 13, 99 (2020).
  43. 43) T. Kataoka, A. Watanabe-Takahashi, N. Hayashi, M. Ohnishi, T. Mimura, P. Buchner, M. J. Hawkesford, T. Yamaya & H. Takahashi: Plant Cell, 16, 2693 (2004).
  44. 44) B. Zhang, R. Pasini, H. Dan, N. Joshi, Y. H. Zhao, T. Leustek & Z. L. Zheng: Plant J., 77, 185 (2014).
  45. 45) H. N. Kankipati, M. Rubio-Texeira, D. Castermans, G. Diallinas & J. M. Thevelein: J. Biol. Chem., 290, 10430 (2015).
  46. 46) A. Maruyama-Nakashita, Y. Nakamura, T. Tohge, K. Saito & H. Takahashi: Plant Cell, 18, 3235 (2006).
  47. 47) A. Maruyama-Nakashita: Curr. Opin. Plant Biol., 39, 144 (2017).
  48. 48) H. Guo & J. R. Ecker: Curr. Opin. Plant Biol., 7, 40 (2004).
  49. 49) A. Dietzen, A. Koprivova, S. J. Whitcomb, G. Langen, T. O. Jobe, R. Hoefgen & S. Kopriva: Plant Physiol., 184, 2120 (2021).
  50. 50) A. Wawrzynska & A. Sirko: Plant Sci., 253, 50 (2016).
  51. 51) N. Shibagaki & A. R. Grossman: J. Biol. Chem., 285, 25094 (2010).
  52. 52) C. D. Grubb & S. Abel: Trends Plant Sci., 11, 89 (2006).
  53. 53) B. A. Halkier & J. Gershenzon: Annu. Rev. Plant Biol., 57, 303 (2006).
  54. 54) K. L. Falk, J. G. Tokuhisa & J. Gershenzon: Plant Biol., 9, 573 (2007).
  55. 55) A. Maruyama-Nakashita, E. Inoue, A. Watanabe-Takahashi, T. Yamaya & H. Takahashi: Plant Physiol., 132, 597 (2003).
  56. 56) V. Nikiforova, J. Freitag, S. Kempa, M. Adamik, H. Hesse & R. Hoefgen: Plant J., 33, 633 (2003).
  57. 57) M. Y. Hirai & K. Saito: J. Exp. Bot., 55, 1871 (2004).
  58. 58) H. Frerigmann & T. Gigolashvili: Front. Plant Sci., 5, 626 (2014).
  59. 59) M. Y. Hirai, K. Sugiyama, Y. Sawada, T. Tohge, T. Obayashi, A. Suzuki, R. Araki, N. Sakurai, H. Suzuki, K. Aoki et al.: Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 104, 6478 (2007).
  60. 60) I. E. Sonderby, M. Burow, H. C. Rowe, D. J. Kliebenstein & B. A. Halkier: Plant Physiol., 153, 348 (2010).
  61. 61) J. L. Celenza, J. A. Quiel, G. A. Smolen, H. Merrikh, A. R. Silvestro, J. Normanly & J. Bender: Plant Physiol., 137, 253 (2005).
  62. 62) T. Gigolashvili, B. Berger, H. P. Mock, C. Muller, B. Weisshaar & U. I. Flugge: Plant J., 50, 886 (2007).
  63. 63) H. Frerigmann & T. Gigolashvili: Mol. Plant, 7, 814 (2014).
  64. 64) J. R. Howarth, S. Parmar, P. B. Barraclough & M. J. Hawkesford: Plant Biotechnol. J., 7, 200 (2009).
  65. 65) E. K. F. Chan, H. C. Rowe, J. A. Corwin, B. Joseph & D. J. Kliebenstein: PLoS Biol., 9, e1001125 (2011).
  66. 66) F. Aarabi, M. Kusajima, T. Tohge, T. Konishi, T. Gigolashvili, M. Takamune, Y. Sasazaki, M. Watanabe, H. Nakashita, A. R. Fernie et al.: Sci. Adv., 2, e1601087 (2016).
  67. 67) F. Schweizer, P. Fernandez-Calvo, M. Zander, M. Diez-Diaz, S. Fonseca, G. Glauser, M. G. Lewsey, J. R. Ecker, R. Solano & P. Reymond: Plant Cell, 25, 3117 (2013).
  68. 68) F. Aarabi, A. Rakpenthai, R. Barahimipour, M. Gorka, S. Alseekh, Y. Zhang, M. A. Salem, F. Bruckner, N. Omranian, M. Watanabe et al.: Plant Physiol., 187, 2419 (2021).
  69. 69) U. Wittstock & M. Burow: Arabidopsis Book, 8, e0134 (2010).
  70. 70) A. F. N. M. Abdull Razis & N. M. Noor: Asian Pac. J. Cancer Prev., 14, 1565 (2013).
  71. 71) S. Maina, G. Misinzo, G. Bakari & H.-Y. Kim: Molecules, 25, 3682 (2020).
  72. 72) Z. Zhang, J. A. Ober & D. J. Kliebenstein: Plant Cell, 18, 1524 (2006).
  73. 73) R. T. Nakano, M. Pislewska-Bednarek, K. Yamada, P. P. Edger, M. Miyahara, M. Kondo, C. Bottcher, M. Mori, M. Nishimura, P. Schulze-Lefert et al.: Plant J., 89, 204 (2017).
  74. 74) R. Sugiyama & M. Y. Hirai: Front. Plant Sci., 10, 1008 (2019).
  75. 75) L. Zhang, R. Kawaguchi, T. Morikawa-Ichinose, A. Allahham, S.-J. Kim & A. Maruyama-Nakashita: Plant Cell Physiol., 61, 803 (2020).
  76. 76) R. Sugiyama, R. Li, A. Kuwahara, R. Nakabayashi, N. Sotta, T. Mori, T. Ito, N. Ohkama-Ohtsu, T. Fujiwara, K. Saito et al.: Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 118, e2017890118 (2021).
  77. 77) R. Kissen & A. M. Bones: J. Biol. Chem., 284, 12057 (2009).
  78. 78) T. Janowitz, I. Trompetter & M. Piotrowski: Phytochemistry, 70, 1680 (2009).
  79. 79) G. Noctor, G. Queval, A. Mhamdi, S. Chaouch & C. H. Foyer: Arabidopsis Book, 9, e0142 (2011).
  80. 80) A. K. Bachhawat & S. Yadav: IUBMB Life, 70, 585 (2018).
  81. 81) M. Orlowski & A. Meister: Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 67, 1248 (1970).
  82. 82) N. Ohkama-Ohtsu, A. Oikawa, P. Zhao, C. Xiang, K. Saito & D. J. Oliver: Plant Physiol., 148, 1603 (2008).
  83. 83) B. Paulose, S. Chhikara, J. Coomey, H. I. Jung, O. Vatamaniuk & O. P. Dhankher: Plant Cell, 25, 4580 (2013).
  84. 84) S. Kumar, A. Kaur, B. Chattopadhyay & A. K. Bachhawat: Biochem. J., 468, 73 (2015).
  85. 85) T. Ito, T. Kitaiwa, K. Nishizono, M. Umahashi, S. Miyaji, S. Agake, K. Kuwahara, T. Yokoyama, S. Fushinobu, A. Maruyama-Nakashita et al.: Plant J., in press (2022).
  86. 86) F. Geu-Flores, M. E. Moldrup, C. Bottcher, C. E. Olsen, D. Scheel & B. A. Halkier: Plant Cell, 23, 2456 (2011).
  87. 87) F. Geu-Flores, M. T. Nielsen, M. Nafisi, M. E. Moldrup, C. E. Olsen, M. S. Motawia & B. A. Halkier: Nat. Chem. Biol., 5, 575 (2009).
  88. 88) N. C. Joshi, A. J. Meyer, S. A. K. Bangash, Z. L. Zheng & T. Leustek: New Phytol., 221, 1387 (2019).
  89. 89) T. Vernoux, R. C. Wilson, K. A. Seeley, J. P. Reichheld, S. Muroy, S. Brown, S. C. Maughan, C. S. Cobbett, M. Van Montagu, D. Inze et al.: Plant Cell, 12, 97 (2000).
  90. 90) G. Courbet, K. Gallardo, G. Vigani, S. Brunel-Muguet, J. Trouverie, C. Salon & A. Ourry: J. Exp. Bot., 70, 4183 (2019).
  91. 91) Q. Li, Y. Gao & A. Yang: Int. J. Mol. Sci., 21, 8926 (2020).
  92. 92) A. Koprivova, M. Suter, R. O. den Camp, C. Brunold & S. Kopriva: Plant Physiol., 122, 737 (2000).
  93. 93) A. Maruyama-Nakashita, Y. Nakamura, T. Yamaya & H. Takahashi: J. Exp. Bot., 55, 1843 (2004).
  94. 94) M. Watanabe, Y. Chiba & M. Y. Hirai: Front. Plant Sci., 12, 643403 (2021).
  95. 95) F. Aarabi, T. Naake, A. R. Fernie & R. Hoefgen: Trends Plant Sci., 25, 1227 (2020).
  96. 96) G. M. Burkart & F. Brandizzi: Trends Biochem. Sci., 46, 417 (2021).
  97. 97) Y. Dong, M. Silbermann, A. Speiser, I. Forieri, E. Linster, G. Poschet, A. A. Samami, M. Watanabe, C. Sticht, A. A. Teleman et al.: Nat. Commun., 8, 1 (2017).
  98. 98) A. Speiser, M. Silbermann, Y. Dong, S. Haberland, V. V. Uslu, S. Wang, S. A. K. Bangash, M. Reichelt, A. J. Meyer, M. Wirtz et al.: Plant Physiol., 177, 927 (2018).
  99. 99) F. G. Malinovsky, M.-L. F. Thomsen, S. J. Nintemann, L. M. Jagd, B. Bourgine, M. Burow & D. J. Kliebenstein: eLife, 6, e29353 (2017).
  100. 100) H. Rouached, D. Secco, B. Arpat & Y. Poirier: BMC Plant Biol., 11, 19 (2011).
  101. 101) A. Allahham, S. Kanno, L. Zhang & A. Maruyama-Nakashita: Int. J. Mol. Sci., 21, 2971 (2020).
  102. 102) I. Forieri, C. Sticht, M. Reichelt, N. Gretz, M. J. Hawkesford, M. Malagoli, M. Wirtz & R. Hell: Plant Cell Environ., 40, 95 (2017).


本文はトップページからログインをして頂くと表示されます。