2023/10/10 更新

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クロタニ ケンイチ
黒谷 賢一
KUROTANI Ken-ichi
所属
生物機能開発利用研究センター 特任准教授
職名
特任准教授
外部リンク

学位 1

  1. 博士(農学) ( 2002年3月   京都大学 ) 

研究キーワード 4

  1. バイオインフォマティクス

  2. 植物シグナル伝達

  3. 環境ストレス

  4. 植物生理

研究分野 1

  1. ライフサイエンス / 植物分子、生理科学

現在の研究課題とSDGs 1

  1. 接木の成立メカニズムの解明と異科接木の農業利用

経歴 1

  1. 名古屋大学 生物機能開発利用研究センター 基盤・育成部門   特任講師

学歴 3

  1. 京都大学   農学研究科   応用生物科学専攻

    1997年4月 - 2001年3月

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    備考: 博士課程

  2. 京都大学   農学研究科   農林生物学専攻

    1995年4月 - 1997年3月

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    備考: 修士課程

  3. 京都大学   農学部   農林生物学科

    1991年4月 - 1995年3月

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    国名: 日本国

    備考: 応用植物学研究室

委員歴 1

  1. 日本植物学会   電子出版物編集委員  

    2021年4月 - 現在   

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    団体区分:学協会

 

論文 28

  1. 植物の個体から細胞までを操作するための技術開発

    野田口 理孝, 黒谷 賢一

    精密工学会誌   89 巻 ( 9 ) 頁: 685 - 689   2023年9月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:公益社団法人 精密工学会  

    DOI: 10.2493/jjspe.89.685

    CiNii Research

  2. 2. 接木技術の再考 —ストレス土壌への活用を目指して—

    黒谷 賢一, 野田口 理孝

    日本土壌肥料学雑誌   94 巻 ( 4 ) 頁: 307 - 311   2023年8月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人 日本土壌肥料学会  

    DOI: 10.20710/dojo.94.4_307

    CiNii Research

  3. Nicotiana benthamiana XYLEM CYSTEINE PROTEASE genes facilitate tracheary element formation in interfamily grafting

    Huang Chaokun, Kurotani Ken-ichi, Tabata Ryo, Mitsuda Nobutaka, Sugita Ryohei, Tanoi Keitaro, Notaguchi Michitaka

    HORTICULTURE RESEARCH   10 巻 ( 6 ) 頁: uhad072   2023年6月

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    記述言語:英語   出版者・発行元:Horticulture Research  

    Grafting is a plant propagation technique widely used in agriculture. A recent discovery of the capability of interfamily grafting in Nicotiana has expanded the potential combinations of grafting. In this study, we showed that xylem connection is essential for the achievement of interfamily grafting and investigated the molecular basis of xylem formation at the graft junction. Transcriptome and gene network analyses revealed gene modules for tracheary element (TE) formation during grafting that include genes associated with xylem cell differentiation and immune response. The reliability of the drawn network was validated by examining the role of the Nicotiana benthamiana XYLEM CYSTEINE PROTEASE (NbXCP) genes in TE formation during interfamily grafting. Promoter activities of NbXCP1 and NbXCP2 genes were found in differentiating TE cells in the stem and callus tissues at the graft junction. Analysis of a Nbxcp1;Nbxcp2 loss-of-function mutant indicated that NbXCPs control the timing of de novo TE formation at the graft junction. Moreover, grafts of the NbXCP1 overexpressor increased the scion growth rate as well as the fruit size. Thus, we identified gene modules for TE formation at the graft boundary and demonstrated potential ways to enhance Nicotiana interfamily grafting.

    DOI: 10.1093/hr/uhad072

    Web of Science

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  4. Genome Sequence and Analysis of Nicotiana benthamiana, the Model Plant for Interactions between Organisms

    Kurotani Ken-ichi, Hirakawa Hideki, Shirasawa Kenta, Tanizawa Yasuhiro, Nakamura Yasukazu, Isobe Sachiko, Notaguchi Michitaka

    PLANT AND CELL PHYSIOLOGY   64 巻 ( 2 ) 頁: 248 - 257   2023年3月

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    記述言語:英語   出版者・発行元:Plant & cell physiology  

    Nicotiana benthamiana is widely used as a model plant for dicotyledonous angiosperms. In fact, the strains used in research are highly susceptible to a wide range of viruses. Accordingly, these strains are subject to plant pathology and plant-microbe interactions. In terms of plant-plant interactions, N. benthamiana is one of the plants that exhibit grafting affinity with plants from different families. Thus, N. benthamiana is a good model for plant biology and has been the subject of genome sequencing analyses for many years. However, N. benthamiana has a complex allopolyploid genome, and its previous reference genome is fragmented into 141,000 scaffolds. As a result, molecular genetic analysis is difficult to perform. To improve this effort, de novo whole-genome assembly was performed in N. benthamiana with Hifi reads, and 1,668 contigs were generated with a total length of 3.1 Gb. The 21 longest scaffolds, regarded as pseudomolecules, contained a 2.8-Gb sequence, occupying 95.6% of the assembled genome. A total of 57,583 high-confidence gene sequences were predicted. Based on a comparison of the genome structures between N. benthamiana and N. tabacum, N. benthamiana was found to have more complex chromosomal rearrangements, reflecting the age of interspecific hybridization. To verify the accuracy of the annotations, the cell wall modification genes involved in grafting were analyzed, which revealed not only the previously indeterminate untranslated region, intron and open reading frame sequences but also the genomic locations of their family genes. Owing to improved genome assembly and annotation, N. benthamiana would increasingly be more widely accessible.

    DOI: 10.1093/pcp/pcac168

    Web of Science

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  5. Measurement of reactive oxygen species production by luminol-based assay in<i> Nicotiana</i><i> benthamiana,</i> Arabidopsis thaliana and Brassica rapa ssp. rapa

    Jantean Lalita, Okada Kentaro, Kawakatsu Yaichi, Kurotani Ken-ichi, Notaguchi Michitaka

    PLANT BIOTECHNOLOGY   39 巻 ( 4 ) 頁: 415 - 420   2022年12月

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    記述言語:英語   出版者・発行元:Plant Biotechnology  

    Reactive oxygen species (ROS) are critical for plant biological processes. As signaling molecules, ROS regulate plant growth and development through cell expansion, elongation, and programmed cell death. Furthermore, ROS production is induced by microbe-associated molecular patterns (MAMPs) treatment and biotic stresses, and contributes to plant resistance to pathogens. Thus, MAMP-induced ROS production has been an indicator for plant early immune responses or stress responses. One of widely used methods for the measurement is a luminol-based assay to measure extracellular ROS production with a bacterial flagellin epitope (flg22) as a MAMP elicitor. Nicotiana benthamiana is susceptible to a wide variety of plant pathogenic agents and therefore commonly used for ROS measurements. On the other hand, Arabidopsis thaliana, many of genetical lines of which are available, is also conducted to ROS measurements. Tests in an asterid N. benthamiana and a rosid A. thaliana can reveal conserved molecular mechanisms in ROS production. However, the small size of A. thaliana leaves requires many seedlings for experiments. This study examined flg22-induced ROS production in another member of the Brassicaceae family, Brassica rapa ssp. rapa (turnip), which has large and flat leaves. Our experiments indicated that 10 nM and 100 nM flg22 treatments induced high ROS levels in turnip. Turnip tended to have a lower standard deviation in multiple concentrations of flg22 treatment. Therefore, these results suggested that turnip can be a good material from the rosid clade for ROS measurement.

    DOI: 10.5511/plantbiotechnology.22.0823a

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    CiNii Research

  6. Analysis of plasmodesmata permeability using cultured tobacco BY-2 cells entrapped in microfluidic chips

    Kurotani Ken-ichi, Kawakatsu Yaichi, Kikkawa Masahiro, Tabata Ryo, Kurihara Daisuke, Honda Hiroyuki, Shimizu Kazunori, Notaguchi Michitaka

    JOURNAL OF PLANT RESEARCH   135 巻 ( 5 ) 頁: 693 - 701   2022年9月

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    記述言語:英語   出版者・発行元:Journal of Plant Research  

    Plasmodesmata are unique channel structures in plants that link the fluid cytoplasm between adjacent cells. Plants have evolved these microchannels to allow trafficking of nutritious substances as well as regulatory factors for intercellular communication. However, tracking the behavior of plasmodesmata in real time is difficult because they are located inside tissues. Hence, a system was constructed to monitor the movement of substances by plasmodesmata using tobacco BY-2 cells, which are linearly organized cells, and a microfluidic device that traps them in place and facilitates observation. After targeting one cell for photobleaching, recovery of the lost H2B-GFP protein was detected within 200 min. No recovery was detected in that time frame by photobleaching the entire cell filaments. This suggested that the recovery of H2B-GFP protein was not due to de novo protein synthesis, but rather to translocation from neighboring cells. The transport of H2B-GFP protein was not observed when sodium chloride, a compound known to cause plasmodesmata closure, was present in the microfluid channel. Thus, using the microfluidic device and BY-2 cells, it was confirmed that the behavior of plasmodesmata could be observed in real time under controllable conditions.

    DOI: 10.1007/s10265-022-01406-8

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  7. Discovery of the interfamily grafting capacity of <i>Petunia</i>, a floricultural species

    Kurotani Ken-ichi, Huang Chaokun, Okayasu Koji, Suzuki Takamasa, Ichihashi Yasunori, Shirasu Ken, Higashiyama Tetsuya, Niwa Masaki, Notaguchi Michitaka

    HORTICULTURE RESEARCH   9 巻   2022年1月

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    記述言語:英語   出版者・発行元:Horticulture Research  

    In grafting, an agricultural technique for propagating flower species and fruit trees, two plants are combined to exploit their beneficial characteristics, such as rootstock disease tolerance and vigor. Grafting incompatibility has been observed, however, between distantly related plant combinations, which limits the availability of plant resources. A high grafting capacity has been found in Nicotiana, belonging to Solanaceae, but not in Ipomoea nil, a Convolvulaceae species. Here, we found that Petunia hybrida, another solanaceous species, has similar ability of interfamily grafting, which indicates that interfamily grafting capability in Solanaceae is not limited to the genus Nicotiana. RNA sequencing-based comparative time-series transcriptomic analyses of Nicotiana benthamiana, I. nil, and P. hybrida revealed that N. benthamiana and P. hybrida share a common gene expression pattern, with continued elevated expression of the β-1,4-glucanase subclade gene GH9B3 observed after interfamily grafting. During self-grafting, GH9B3 expression in each species was similarly elevated, thus suggesting that solanaceous plants have altered regulatory mechanisms for GH9B3 gene expression that allow tissue fusion even with other species. Finally, we tested the effect of the β-1,4-glucanase inhibitor D-glucono-1,5-lactone, using glucose as a control, on the interfamily grafting usability of P. hybrida with Arabidopsis rootstock. Strong inhibition of graft establishment was observed only with D-glucono-1,5-lactone, thus suggesting the important role of GH9B3 in P. hybrida grafting. The newly discovered grafting compatibility of Petunia with different families enhances the propagation techniques and the production of flower plants.

    DOI: 10.1093/hr/uhab056

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  8. Development of microfluidic chip for entrapping tobacco BY-2 cells

    Shimizu Kazunori, Kawakatsu Yaichi, Kurotani Ken-Ichi, Kikkawa Masahiro, Tabata Ryo, Kurihara Daisuke, Honda Hiroyuki, Notaguchi Michitaka

    PLOS ONE   17 巻 ( 4 ) 頁: e0266982   2022年

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    記述言語:英語   出版者・発行元:PLoS ONE  

    The tobacco BY-2 cell line has been used widely as a model system in plant cell biology. BY-2 cells are nearly transparent, which facilitates cell imaging using fluorescent markers. As cultured cells are drifted in the medium, therefore, it was difficult to observe them for a long period. Hence, we developed a microfluidic device that traps BY-2 cells and fixes their positions to allow monitoring the physiological activity of cells. The device contains 112 trap zones, with parallel slots connected in series at three levels in the flow channel. BY-2 cells were cultured for 7 days and filtered using a sieve and a cell strainer before use to isolate short cell filaments consisting of only a few cells. The isolated cells were introduced into the flow channel, resulting in entrapment of cell filaments at 25 out of 112 trap zones (22.3%). The cell numbers increased through cell division from 1 to 4 days after trapping with a peak of mitotic index on day 2. Recovery experiments of fluorescent proteins after photobleaching confirmed cell survival and permeability of plasmodesmata. Thus, this microfluidic device and one-dimensional plant cell samples allowed us to observe cell activity in real time under controllable conditions.

    DOI: 10.1371/journal.pone.0266982

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  9. Cell-to-Cell Connection in Plant Grafting - Molecular Insights into Symplasmic Reconstruction.

    Kurotani KI, Notaguchi M

    Plant & cell physiology     2021年7月

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    記述言語:英語  

    DOI: 10.1093/pcp/pcab109

    PubMed

  10. Glycan-hydrolyzing enzymes link plants

    Kurotani Ken-ichi, Notaguchi Michitaka

    Glycoforum   24 巻 ( 1 ) 頁: A2   2021年2月

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    記述言語:英語   出版者・発行元:SEIKAGAKU CORPORATION  

    DOI: 10.32285/glycoforum.24a2

    CiNii Research

  11. Cell-cell adhesion in plant grafting is facilitated by beta-1,4-glucanases

    Notaguchi Michitaka, Kurotani Ken-ichi, Sato Yoshikatsu, Tabata Ryo, Kawakatsu Yaichi, Okayasu Koji, Sawai Yu, Okada Ryo, Asahina Masashi, Ichihashi Yasunori, Shirasu Ken, Suzuki Takamasa, Niwa Masaki, Higashiyama Tetsuya

    SCIENCE   369 巻 ( 6504 ) 頁: 698 - +   2020年8月

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    出版者・発行元:Science  

    DOI: 10.1126/science.abc3710

    Web of Science

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  12. Host-parasite tissue adhesion by a secreted type of beta-1,4-glucanase in the parasitic plant Phtheirospermum japonicum

    Kurotani Ken-ichi, Wakatake Takanori, Ichihashi Yasunori, Okayasu Koji, Yu Sawai, Ogawa Satoshi, Cui Songkui, Suzuki Takamasa, Shirasu Ken, Notaguchi Michitaka

    COMMUNICATIONS BIOLOGY   3 巻 ( 1 ) 頁: 407   2020年7月

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    出版者・発行元:Communications Biology  

    DOI: 10.1038/s42003-020-01143-5

    Web of Science

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  13. Tissue adhesion between distant plant species in parasitism and grafting.

    Okayasu K, Aoki K, Kurotani KI, Notaguchi M

    Communicative & integrative biology   14 巻 ( 1 ) 頁: 21 - 23   2021年1月

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    出版者・発行元:Communicative and Integrative Biology  

    DOI: 10.1080/19420889.2021.1877016

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  14. An in vitro grafting method to quantify mechanical forces of adhering tissues

    Kawakatsu Yaichi, Sawai Yu, Kurotani Ken-ichi, Shiratake Katsuhiro, Notaguchi Michitaka

    PLANT BIOTECHNOLOGY   37 巻 ( 4 ) 頁: 451 - 458   2020年12月

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    出版者・発行元:Plant Biotechnology  

    <p>Grafting is an indispensable agricultural technology for propagating useful tree varieties and obtaining beneficial traits of two varieties/species—as stock and scion—at the same time. Recent studies of molecular events during grafting have revealed dynamic physiological and transcriptomic changes. Strategies focused on specific grafting steps are needed to further associate each physiological and molecular event with those steps. In this study, we developed a method to investigate the tissue adhesion event, an early grafting step, by improving an artificial in vitro grafting system in which two pieces of 1.5-mm thick <i>Nicotiana benthamiana</i> cut stem sections were combined and cultured on medium. We prepared a silicone sheet containing five special cutouts for adhesion of cut stem slices. We quantitatively measured the adhesive force at these grafting interfaces using a force gauge and found that graft adhesion started 2 days after grafting, with the adhesive force gradually increasing over time. After confirming the positive effect of auxin on grafting by this method, we tested the effect of cellulase treatment and observed significant enhancement of graft tissue adhesion. Compared with the addition of auxin or cellulase individually, the adhesive force was stronger when both auxin and cellulase were added simultaneously. The in vitro grafting method developed in this study is thus useful for examining the process of graft adhesion.</p>

    DOI: 10.5511/plantbiotechnology.20.0925a

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  15. High-quality sugar production by osgcs1 rice

    Honma Yujiro, Adhikari Prakash Babu, Kuwata Keiko, Kagenishi Tomoko, Yokawa Ken, Notaguchi Michitaka, Kurotani Kenichi, Toda Erika, Bessho-Uehara Kanako, Liu Xiaoyan, Zhu Shaowei, Wu Xiaoyan, Kasahara Ryushiro D.

    COMMUNICATIONS BIOLOGY   3 巻 ( 1 )   2020年10月

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    出版者・発行元:Communications Biology  

    DOI: 10.1038/s42003-020-01329-x

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  16. 理想の農業を追求する—サステイナブルで革新的な食糧生産を支える基礎研究と現場技術—

    妹尾 啓史, 藤 雅子, Utami Yuniar Devi, 清水 幸子, 西條 雄介, 大森 良弘, 藤原 徹, 白鳥 豊, 太田 沙由理, 増田 曜子, 伊藤 英臣, 野田口 理孝, 田畑 亮, 岡安 浩次, 澤井 優, 鈴木 孝征, 黒谷 賢一

    日本土壌肥料学雑誌   91 巻 ( 2 ) 頁: 94 - 98   2020年

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    出版者・発行元:一般社団法人 日本土壌肥料学会  

    DOI: 10.20710/dojo.91.2_94

  17. Ⅱ-2 接木技術の再考 ストレス土壌の活用を目指して(Ⅱ 理想の農業を追求する-サステイナブルで革新的な食糧生産を支える基礎研究と現場技術,2019年静岡大会)

    野田口 理孝, 田畑 亮, 岡安 浩次, 澤井 優, 鈴木 孝征, 黒谷 賢一

    日本土壌肥料学会講演要旨集   65 巻 ( 0 ) 頁: 171 - 171   2019年

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    出版者・発行元:一般社団法人 日本土壌肥料学会  

    DOI: 10.20710/dohikouen.65.0_171_1

  18. Re-Evaluation of Florigen Transport Kinetics with Separation of Functions by Mutations That Uncouple Flowering Initiation and Long-Distance Transport

    Endo Motomu, Yoshida Masayasu, Sasaki Youhei, Negishi Katsuya, Horikawa Kobo, Daimon Yasufumi, Kurotani Ken-Ichi, Notaguchi Michitaka, Abe Mitsutomo, Araki Takashi

    PLANT AND CELL PHYSIOLOGY   59 巻 ( 8 ) 頁: 1621 - 1629   2018年8月

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    出版者・発行元:Plant and Cell Physiology  

    DOI: 10.1093/pcp/pcy063

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  19. Stress Tolerance Profiling of a Collection of Extant Salt-Tolerant Rice Varieties and Transgenic Plants Overexpressing Abiotic Stress Tolerance Genes

    Kurotani Ken-ichi, Yamanaka Kazumasa, Toda Yosuke, Ogawa Daisuke, Tanaka Maiko, Kozawa Hirotsugu, Nakamura Hidemitsu, Hakata Makoto, Ichikawa Hiroaki, Hattori Tsukaho, Takeda Shin

    PLANT AND CELL PHYSIOLOGY   56 巻 ( 10 ) 頁: 1867 - 1876   2015年10月

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    出版者・発行元:Plant and Cell Physiology  

    DOI: 10.1093/pcp/pcv106

    Web of Science

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    PubMed

  20. Overexpression of a CYP94 family gene CYP94C2b increases internode length and plant height in rice

    Kurotani K.I.

    Plant Signaling and Behavior   10 巻 ( 7 )   2015年7月

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    出版者・発行元:Plant Signaling and Behavior  

    DOI: 10.1080/15592324.2015.1046667

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  21. Elevated Levels of CYP94 Family Gene Expression Alleviate the Jasmonate Response and Enhance Salt Tolerance in Rice

    Kurotani Ken-ichi, Hayashi Kenji, Hatanaka Saki, Toda Yosuke, Ogawa Daisuke, Ichikawa Hiroaki, Ishimaru Yasuhiro, Tashita Ryo, Suzuki Takeshi, Ueda Minoru, Hattori Tsukaho, Takeda Shin

    PLANT AND CELL PHYSIOLOGY   56 巻 ( 4 ) 頁: 779 - 789   2015年4月

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    出版者・発行元:Plant and Cell Physiology  

    DOI: 10.1093/pcp/pcv006

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  22. Overexpression of the JAZ factors with mutated jas domains causes pleiotropic defects in rice spikelet development.

    Hori Y, Kurotani K, Toda Y, Hattori T, Takeda S

    Plant signaling & behavior   9 巻 ( 10 ) 頁: e970414   2014年

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    出版者・発行元:Plant Signaling and Behavior  

    DOI: 10.4161/15592316.2014.970414

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  23. RICE SALT SENSITIVE3 Forms a Ternary Complex with JAZ and Class-C bHLH Factors and Regulates Jasmonate-Induced Gene Expression and Root Cell Elongation

    Toda Yosuke, Tanaka Maiko, Ogawa Daisuke, Kurata Kyo, Kurotani Ken-ichi, Habu Yoshiki, Ando Tsuyu, Sugimoto Kazuhiko, Mitsuda Nobutaka, Katoh Etsuko, Abe Kiyomi, Miyao Akio, Hirochika Hirohiko, Hattori Tsukaho, Takeda Shin

    PLANT CELL   25 巻 ( 5 ) 頁: 1709 - 1725   2013年5月

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    出版者・発行元:Plant Cell  

    DOI: 10.1105/tpc.113.112052

    Web of Science

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  24. BRANCHED1 interacts with FLOWERING LOCUS T to repress the floral transition of the axillary meristems in Arabidopsis.

    Niwa M, Daimon Y, Kurotani K, Higo A, Pruneda-Paz JL, Breton G, Mitsuda N, Kay SA, Ohme-Takagi M, Endo M, Araki T

    The Plant cell   25 巻 ( 4 ) 頁: 1228 - 42   2013年4月

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    出版者・発行元:Plant Cell  

    DOI: 10.1105/tpc.112.109090

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  25. Phytochrome B regulates Heading date 1 (Hd1)-mediated expression of rice florigen Hd3a and critical day length in rice

    Ishikawa Ryo, Aoki Mayumi, Kurotani Ken-ichi, Yokoi Shuji, Shinomura Tomoko, Takano Makoto, Shimamoto Ko

    MOLECULAR GENETICS AND GENOMICS   285 巻 ( 6 ) 頁: 461 - 470   2011年6月

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    出版者・発行元:Molecular Genetics and Genomics  

    DOI: 10.1007/s00438-011-0621-4

    Web of Science

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  26. Expression of a bacterial flagellin gene triggers plant immune responses and confers disease resistance in transgenic rice plants.

    Takakura Y, Che FS, Ishida Y, Tsutsumi F, Kurotani K, Usami S, Isogai A, Imaseki H

    Molecular plant pathology   9 巻 ( 4 ) 頁: 525 - 9   2008年7月

  27. Identification of dynamin as an interactor of rice GIGANTEA by tandem affinity purification (TAP).

    Abe M, Fujiwara M, Kurotani K, Yokoi S, Shimamoto K

    Plant & cell physiology   49 巻 ( 3 ) 頁: 420 - 32   2008年3月

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  28. Effect of photooxidative destruction of chloroplasts on the expression of nuclear genes for C4 photosynthesis and for chloroplast biogenesis in maize.

    Tamada Y, Imanari E, Kurotani K, Nakai M, Andreo CS, Izui K

    Journal of plant physiology   160 巻 ( 1 ) 頁: 3 - 8   2003年1月

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MISC 5

  1. 異科接木からはじまる接木の科学とその可能性 招待有り

    黒谷賢一  

    月刊アグリバイオ   2023年7月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:日本語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(商業誌、新聞、ウェブメディア)  

  2. 糖鎖の加水分解酵素が植物をつなぐ 招待有り

    黒谷 賢一 , 野田口 理孝  

      24 巻 ( 1 ) 頁: A2   2021年2月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)  

    DOI: 10.32285/glycoforum.24A2J

  3. 接木の成立メカニズムの解明と異科接木の農業利用 招待有り

    黒谷賢一 , 野田口理孝  

    バイオサイエンスとインダストリー(B&I)79 巻 ( 1 )   2021年1月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:日本語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)  

  4. FOXハンティングシステムを利用したイネの環境ストレス耐性関連遺伝子のスクリーニング

    黒谷 賢一, 服部 束穂, 武田 真, 山中 一将, 小川 大輔, 水谷 恵, 戸田 陽介, 田中 舞子, 山本 章子, 加藤 大和, 市川 裕章  

    日本植物生理学会年会およびシンポジウム 講演要旨集2010 巻 ( 0 ) 頁: 922 - 922   2010年

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    出版者・発行元:日本植物生理学会  

    本研究ではFOXハンティング法を利用して環境ストレス耐性に関わるイネ遺伝子群を探索し、それらの遺伝子の有効な活用法を開発することを目指している。イネにおいて塩や低温等種々の環境ストレスに対する耐性メカニズムが重複している点に着目し、耐塩性を獲得した遺伝子過剰発現系統の選抜を行う。イネの耐塩性選抜系を確立し、既存FOX系統種子およびT0形質転換植物を用いて包括的なスクリーニングを行っている。また、植物のストレス耐性に関する研究基盤を元に、およそ100種の環境ストレス耐性関連遺伝子群(TOP100)を選定し、種々のストレスに対する耐性の評価やストレス耐性植物作出の為のリソースとして活用すべく各系統の種子ストックの整備を行っている(戦略的FOX系統)。<br>現在、新たに作出したT0植物215系統、および約15,000系統の農業生物資源研究所のFOXイネ系統種子コレクションのうち約2,200系統について、順次高耐塩性系統の選抜を行い、候補系統を得た。また、戦略的FOX系統TOP100の候補として選定した遺伝子のうち72遺伝子について過剰発現系統の整備を行い、耐塩性試験を実施している。一方、ストレス耐性系統として登録されている既存イネ品種・系統群から、複数の塩耐性候補系統を得ている。今後ストレス耐性遺伝子導入との組合わせ試験を行い、より高いストレス耐性の獲得を目指す予定である。

    DOI: 10.14841/jspp.2010.0.0922.0

  5. FOXハンティング法を利用したイネの環境ストレス耐性遺伝子の探索

    黒谷 賢一, 服部 束穂, 武田 真, 山中 一将, 小川 大輔, 水谷 恵, 戸田 陽介, 田中 舞子, 山本 章子, 加藤 大和, 市川 裕章  

    日本植物生理学会年会およびシンポジウム 講演要旨集2009 巻 ( 0 ) 頁: 923 - 923   2009年

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    出版者・発行元:日本植物生理学会  

    本研究ではFOXハンティング法を利用して環境ストレス耐性に関わるイネ遺伝子群を探索すること、及びそれらの遺伝子の有効な活用法を開発することを目指している。イネにおいてT0およびT1世代での高塩ストレス耐性実験系を確立し、従来の包括的FOXハンティング法を適用して高塩耐性系統の選抜を行うとともに、およそ100種の環境ストレス耐性関連遺伝子群(TOP100)を選抜して集中的な解析を行い、より有用なストレス耐性遺伝子の取得を試みている(戦略的FOXハンティング法)。また従来育種により作出されている既存の高ストレス耐性品種も積極的に利用し、ストレス耐性をより高めた系統の開発を目指している。本大会では、これらの計画の概要と進捗状況を発表する。<br>戦略的FOXハンティング法に用いるTOP100候補として選抜した遺伝子の過剰発現系統を準備するため、これまでに56遺伝子について過剰発現系統を農業生物資源研究所のFOXイネ系統コレクションから選出した。現在、さらに24遺伝子について独自に過剰発現イネを作出中である。一方、ストレス耐性系統として登録されているイネ品種・系統群についての耐塩性試験から、複数の塩耐性候補系統を得ている。得られた候補系統の高塩耐性機構について考察するとともに、ストレス耐性遺伝子導入との組み合わせ試験を行い、より高いストレス耐性の獲得を目指す予定である。

    DOI: 10.14841/jspp.2009.0.0923.0

科研費 3

  1. ベンサミアナタバコのゲノム解析に基づく植物の接木分子基盤解明

    研究課題/研究課題番号:22K06181  2022年4月 - 2025年3月

    科学研究費助成事業  基盤研究(C)

    黒谷 賢一, 川勝 弥一, 中村 保一

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    担当区分:研究代表者 

    配分額:4290000円 ( 直接経費:3300000円 、 間接経費:990000円 )

    接木は二つ以上の植物を一つに接ぐことで耐病性や、収量など各々が持つ特性を併せ持った植物として栽培する農業技術として古くから利用されているが、通常近縁な植物種間でしか接木できないなど、その成立の原理については不明な点が多い。そこで、まず遠縁の植物種とも接木が出来るベンサミアナタバコについてゲノムリファレンスの不備を解消し、遺伝子データベースを構築する。次に接木成立の鍵となることが示されているGH9B3遺伝子の生理的意義について探求するため、接木実施時のGH9B3遺伝子の発現を調節する因子、およびGH9B3遺伝子の下流で機能する因子を同定すことにより、植物の接木の分子メカニズムを明らかにする。

  2. 植物の移行性mRNAの輸送機構および機能に関する研究

    研究課題/研究課題番号:20H03273  2020年4月 - 2023年3月

    野田口 理孝

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    担当区分:研究分担者 

    多細胞生物は、個々に機能分化した異なる器官、異なる組織が協調して働くことで、個体レベルの機能をより適切に発揮させていると考えられる。植物の全身性シグナル伝達は、篩管や道管を介した植物ホルモン、small RNA、mRNA、ペプチド、タンパク質等の分子送達で果たされていることが知られ、花成や栄養飢餓応答、乾燥ストレス応答等が全身的に制御されていることが明らかとなってきた。本研究では、それらの全身移行性分子のなかでも、生物学的な意義が未だに不明であるmRNAについて、その輸送の分子機構と植物の発生成長における働きを明らかにする。

  3. DNA損傷応答蛋白質の網羅的インタラクトーム解析

    研究課題/研究課題番号:18K11639  2018年4月 - 2021年3月

    黒谷 賢一

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    担当区分:研究代表者 

    配分額:4550000円 ( 直接経費:3500000円 、 間接経費:1050000円 )

    DNA損傷応答 (DNA damage response, DDR)はゲノムの安定化に極めて重要な反応である。DDR蛋白質の細胞内での機能を理解するためには、蛋白質-蛋白質間の相互作用 (Protein-protein interaction, PPI)ネットワークを詳細に知る必要がある。本研究では、精密質量分析装置を利用した、ヒト細胞におけるDDR蛋白質の網羅的インタラクトーム解析を実施する。新規のDDR蛋白質の同定ならびにその機能解析を実施することで、DDRの理解を深めることを目的とする。
    2019年度は、インタラクトーム解析を生理的条件下で実施するために、ゲノム編集技術を利用し、標的遺伝子のC末端領域にタグ遺伝子配列と薬剤選択遺伝子配列の導入を行った。その結果、ゲノム編集後に細胞内で比較的高コピー数の蛋白質 (蛍光顕微鏡にてmCloverのシグナルで判断)を発現する遺伝子を複数見出した。 ゲノム編集により、mClover配列とともにStrep配列を挿入しており、Strep-Tactinシステムを用いて、標的蛋白質を濃縮するための条件検討を行った。しかしながら、精密質量分析装置を用いた網羅的インタラクトーム解析に十分な標的蛋白質の量を回収することができなかった。解析に必要な十分な標的蛋白質量を確保するためには、解析細胞数の増量、もしくはStrep-Tactinシステムによるプルダウン効率の上昇が必要であると考えられる。
    網羅的インタラクトーム解析を内在性蛋白質に対して実施するために、ゲノム編集技術を利用した、mClover、Strep、薬剤耐性遺伝子の導入を実施した。その結果、複数の標的遺伝子に対するゲノム編集をDNA/蛋白質レベルで確認することができた。標的遺伝子に対するゲノム編集が確認された細胞に対して、Strep-Tactinシステムを用いたプルダウン法を実施したが、精密質量分析装置を用いた網羅的インタラクトーム解析に十分な標的蛋白質量を確保することができなかった。標的遺伝子の細胞内での発現量が低い場合においても、網羅的インタラクトーム解析に必要十分な蛋白質量を確保するための条件検討を実施する必要性が出たため。
    2020年度は、ゲノム編集が確認された細胞から蛋白質を抽出し、精密質量分析装置を用いた網羅的インタラクトーム解析に十分な標的蛋白質量を確保するための条件検討を実施する。Strep-Tactinシステムを用いたプルダウン法の効率を上げるため、現状のStrep配列1個からタンデムに2個並べたコンストラクトを作製する。また、解析細胞数についても条件検討を行う。外来遺伝子を細胞へ導入し発現させた蛋白質に対しても、インタラクトーム解析の実施準備を行う。網羅的インタラクトーム解析に必要な蛋白質を安定して回収することが可能となった後に、精密質量分析のためのサンプル調整について条件検討を実施する。DDR蛋白質のインタラクトーム解析により、新規蛋白質-蛋白質間相互作用、ならびに機能未知の蛋白質との相互作用が検出された際には、分子生物学的手法を用いた解析を実施する。具体的には、標的蛋白質に対する抗体を用いた免疫沈降法により、質量分析装置で得られた実験結果の確認を行う。また、機能未知蛋白質の細胞内で役割を検討するため、siRNA法ならびにゲノム編集技術により機能喪失させた細胞を作製し、DDRへの関与の有無を検討する。

産業財産権 3

  1. 環境ストレス耐性を付与する遺伝子及びその利用

    武田真 , 服部束穂 , 黒谷賢一 , 市川裕章

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    出願番号:特願2015-142503  出願日:2015年7月

    公開番号:特開2016-103994  公開日:2016年6月

  2. 植物の開花を遅延させるDNA発現カセット

    島本功, 黒谷賢一

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    出願番号:特願2006-232039 

    公開番号:特開2008-54512 

  3. フラジェリンタンパク質による病害抵抗性植物を作出する方法

    高倉由光、堤史樹、黒谷賢一、石田祐二、蔡晃植

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    出願番号:特願2002-187575 

    公開番号:特開2004-024160