セミナー室 / 植物の高CO2応答

植物の高CO2 応答における遺伝子発現変化

Vol.51 No.10 Page. 710 - 716 (published date : 2013年10月1日)
深山 浩1
  1. 神戸大学大学院農学研究科

概要原稿

大気CO2 濃度は現在400 ppmに達しようとしており，今世紀末には700～1,000 ppmまで増加すると予測されている．この大気CO2 濃度の上昇は地球温暖化の主要因と考えられていることから，われわれ人類にとって大きな社会問題となっている．また，アジア，アフリカを中心とした人口増加を考えると，将来的な高CO2 環境で作物の収量を増大させることは植物研究者の最重要課題である．これらのことから，大気CO2 濃度の増加が植物に及ぼす生理生化学的な効果について，グロースチャンバー，オープントップチャンバー，FACE（free air CO2 enrichment:開放系大気CO2 増加）システムなどさまざまな装置を用いて盛んに研究されてきた．そして近年では遺伝子発現変化，特にマイクロアレイを用いたトランスクリプトーム解析がモデル植物を中心に行われている．分子生物学的解析技術の目覚ましい発展により，未知の遺伝子の機能解明も進んでおり，ゲノム情報の量と質が向上することで，トランスクリプトーム解析の重要性は今後ますます高まると考えられる．また，トランスクリプトーム解析は生理学的に重要な新規の遺伝子を発見することにおいても有効である．本稿では，高CO2 環境下での植物の遺伝子発現変化に関する研究についてレビューするとともに，イネのトランスクリプトーム解析から見いだした，高CO2 条件で発現促進されるCCTタンパク質 CRCT （CO2 responsive CCT protein） について紹介する．

リファレンス

  1. 1) A. D. B. Leakey, E. A. Ainsworth, S. M. Bernard, R. J. Cody Markelz, D. R. Ort, S. A. Placella, A. Rogers, M. D. Smith, E. A. Sudderth, D. J. Weston et al. : Glob. Chang. Biol., 15, 1201 (2009).
  2. 2) H. Kanani, B. Dutta & M. I. Klapa : BMC Syst. Biol., 4, 177 (2010).
  3. 3) S. Miyazaki, M. Fredricksen, K. C. Hollis, V. Poroyko, D. Shepley, D. W. Galbraith, S. P. Long & H. J. Bohnert : Field Crops Res., 90, 47 (2004).
  4. 4) F. Kaplan, W. Zhao, J. T. Richards, R. M. Wheeler, C. L. Guy & L. H. Levine : PLoS One, 7, e43583 (2012).
  5. 5) E. A. Ainsworth & S. P. Long : New Phytol., 165, 351 (2005).
  6. 6) H. Fukayama, T. Fukuda, C. Masumoto, Y. Taniguchi, H. Sakai, W. Cheng, T. Hasegawa & M. Miyao : Plant Sci., 177, 203 (2009).
  7. 7) H. Fukayama, M. Sugino, T. Fukuda, C. Masumoto, Y. Taniguchi, M. Okada, R. Sameshima, T. Hatanaka, S. Misoo, T. Hasegawa et al. : Field Crops Res., 121, 195 (2011).
  8. 8) S. von Caemmerer & G. D. Farquhar : Planta, 153, 376 (1981).
  9. 9) P. Li, A. Sioson, S. P. Mane, A. Ulanov, G. Grothaus, L. S. Heath, T. M. Murali, H. J. Bohnert & R. Grene : Plant Mol. Biol., 62, 593 (2006).
  10. 10) P. Li, E. A. Ainsworth, A. D. B. Leakey, A. Ulanov, V. Lozovaya, D. R. Ort & H. J. Bohnert : Plant Cell Environ., 31, 1673 (2008).
  11. 11) H. Bae & R. Sicher : Field Crops Res., 90, 61 (2004).
  12. 12) A. D. B. Leakey, F. Xu, K. M. Gillespie, J. M. McGrath, E. A. Ainsworth & D. R. Ort : Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 106, 3597 (2009).
  13. 13) M. J. Tallis, Y. Lin, A. Rogers, J. Zhang, N. R. Street, F. Miglietta, D. F. Karnosky, P. De Angelis, C. Calfapietra & G. Taylor : New Phytol., 186, 415 (2010).
  14. 14) K. L. Griffin, O. R. Anderson, M. D. Gastrich, J. D. Lewis, G. Lin, W. Schuster, J. R. Seemann, D. T. Tissue, M. H. Turnbull & D. Whitehead : Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 98, 2473 (2001).
  15. 15) J. S. Amthor : Ann. Bot., 86, 1 (2000).
  16. 16) B. G. Drake, J. Azcon-Bieto, J. Berry, J. Bunce, P. Dijkstra, J. Farrar, R. M. Gifford, M. A. Gonzalez-Meler, G. Koch, H. Lambers et al. : Plant Cell Environ., 22, 649 (1999).
  17. 17) H. H. Kunz, R. E. Häusler, J. Fettke, K. Herbst, P. Niewiadomski, M. Gierth, K. Bell, M. Steup, U. I. Flügge & A. Schneider : Plant Biol., 12, 115 (2010).
  18. 18) K. Athanasiou, B. C. Dyson, R. E. Webster & G. N. Johnson : Plant Physiol., 152, 366 (2010).
  19. 19) B. D. Moore, S.-H. Cheng, D. Sims & J. R. Seemann : Plant Cell Environ., 22, 567 (1999).
  20. 20) J.-J. Van Oosten, D. Wilkins & R. T. Besford : Plant Cell Environ., 17, 913 (1994).
  21. 21) J. Price, A. Laxmi, S. K. St. Martin & J.-C. Jang : Plant Cell, 16, 2128 (2004).
  22. 22) A. Matros, S. Amme, B. Kettig, G. H. Buck-Sorlin, U. Sonnewald & H. P. Mock : Plant Cell Environ., 29, 126 (2006).
  23. 23) C. Solfanelli, A. Poggi, E. Loreti, A. Alpi & P. Perata : Plant Physiol., 140, 637 (2006).
  24. 24) J. C. Lloyd & O. V. Zakhleniuk : J. Exp. Bot., 55, 1221 (2004).
  25. 25) L. N. Sokolov, A. Déjardin & L. A. Kleczkowski : Biochem. J., 336, 681 (1998).
  26. 26) E. Baena-González, F. Rolland, J. M. Thevelein & J. Sheen : Nature, 448, 938 (2007).
  27. 27) Y. Zhang, L. F. Primavesi, D. Jhurreea, P. J. Andralojc, R. A. C. Mitchell, S. J. Powers, H. Schluepmann, T. Delatte, A. Wingler & M. J. Paul : Plant Physiol., 149, 1860 (2009).
  28. 28) M. J. Paul, L. F. Primavesi, D. Jhurreea & Y. Zhang : Annu. Rev. Plant Biol., 59, 417 (2008).
  29. 29) F. Rook, F. Corke, M. Baier, R. Holman, A. G. May & M. W. Bevan : Plant J., 46, 1045 (2006).
  30. 30) T. Sato, S. Maekawa, S. Yasuda, Y. Sonoda, E. Katoh, T. Ichikawa, M. Nakazawa, M. Seki, K. Shinozaki, M. Matsui et al. : Plant J., 60, 852 (2009).
  31. 31) Y.-M. Bi, Y. Zhang, T. Signorelli, R. Zhao, T. Zhu & S. Rothstein : Plant J., 44, 680 (2005).
  32. 32) O. Oswald, T. Martin, P. J. Dominy & I. A. Graham : Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 98, 2047 (2001).
  33. 33) V. Rubio, F. Linhares, R. Solano, A. C. Martin, J. Iglesias, A. Leyva & J. Paz-Ares : Genes Dev., 15, 2122 (2012).
  34. 34) S. Yanagisawa, A. Akiyama, H. Kisaka, H. Uchimiya & T. Miwa : Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 101, 7833 (2004).
  35. 35) N. Teng, J. Wang, T. Chen, X. Wu, Y. Wang & J. Lin : New Phytol., 172, 92 (2006).
  36. 36) F. Ludewig & U. Sonnewald : FEBS Lett., 479, 19 (2000).
  37. 37) 森田隆太郎，杉野充保，畠中知子，三十尾修司，深山　浩：日本作物学会紀事，82 （別号1）， 186 (2013).
  38. 38) T. Masaki, H. Tsukagoshi, N. Mitsui, T. Nishii, T. Hattori, A. Morikami & K. Nakamura : Plant J., 43, 142 (2005).
  39. 39) B. Yu, Z. Lin, H. Li, X. Li, J. Li, Y. Wang, X. Zhang, Z. Zhu, W. Zhai, X. Wang et al. : Plant J., 52, 891 (2007).
  40. 40) T. Yoshihara & M. Iino : Plant Cell Physiol., 48, 678 (2007).
  41. 41) Z. Li, A. H. Paterson, S. R. M. Pinson & J. W. Stansel : Euphytica, 109, 79 (1999).
  42. 42) M. Okamura, T. Hirose, Y. Hashida, T. Yamagishi, R. Ohsugi & N. Aoki : Func. Plant Biol., in press.
  43. 43) C. Ishikawa, T. Hatanaka, S. Misoo, C. Miyake & H. Fukayama : Plant Physiol., 156, 1603 (2011).


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。