生物機能利用研究部門

植物機能開発ユニット

役割

イネやダイズを使って肥料・栄養素の吸収・蓄積効率や環境応答に関わる遺伝子の機能を明らかにし、作物生産性の飛躍的な向上にむけた遺伝子機能利用技術の開発を行います。

主な研究テーマ

作物と有用土壌微生物の共生に関わる遺伝子の機能解明と利用

有限な埋蔵資源を消費して生産される肥料を効率的に利用するため、植物と有用土壌微生物の共生関係をより有効に活用する技術の開発を目的とし、ダイズ等の品種間差や変異体、遺伝子発現データ等を利用して共生関係の成立や共生の効果に影響を与える遺伝子の同定、機能解明を行っています。窒素固定に関わる根粒菌とリンの吸収に関わる菌根菌に注目し、作物と菌の共生成立の分子メカニズムから圃場における作物の収量増加までを対象とした幅広いアプローチを進めます。

主な研究テーマ

栄養素や水分等の吸収・輸送に関わる遺伝子の機能を利用した作物生産性向上技術の開発

作物の生産性を向上させるためには、栄養素や水の吸収・蓄積・輸送の能力を向上させるとともに、光合成産物の輸送を効率よく行うことが必要です。栄養素の吸収・蓄積については、関係する遺伝子の発現を調節する転写因子に注目して、その機能解明とイネの栄養吸収能力向上に向けた利用を図ります。また、イネに加えて光合成の効率が高いことで知られるC4植物を実験に用い、特徴的な葉の内部構造を形成するしくみの解明を通して光合成に関係する物質の輸送能力が高い理由をさぐります。

主な研究テーマ

作物ゲノムが内包する有用機能の開発と利用

作物のゲノム中に格納されている遺伝情報は、生長段階や環境刺激に応じて取り出され、その機能を発揮します。環境シグナルに対するゲノムの応答機能を高めることで、環境ストレスに対してつよい性質を持つ作物を作り出すことを目指します。また、通常は機能していないゲノム領域を積極的に利用することで、既存の作物に新たな能力を付与する技術の開発を進めます。


メンバー

メンバーの主要成果 (プレスリリースした成果など)

  • 共生で中心的な役割を果たすタンパク質「CCaMK」の機能を解明
  • イネの栄養の吸収と蓄積を促進させる遺伝子を発見

(原著論文) (過去5年以内に発表したもの)

  • Iwamoto M, Tagiri A (2016) MicroRNA-targeted transcription factor gene RDD1 promotes nutrient ion uptake and accumulations in rice. Plant J 85, 466-477.
  • Malolepszy A, Mun T, Sandal N, Gupta V, Dubin M, Urbanski D, Shah N, Bachmann A, Fukai E, Hirakawa H, Tabata S, Nadzieja M, Markmann K, Su J, Umehara Y, Soyano T, Miyahara A, Sato S, Hayashi M, Stougaard J, Andersen SU (2016) The LORE1 insertion mutant resource. Plant J doi 10.1111/tpj.13243.
  • Habu Y, Ando T, Ito S, Nagaki K, Kishimoto K, Taguchi-Shiobara F, Numa H, Yamaguchi K, Shigenobu S, Murata M, Meshi T, Yano M (2015) Epigenomic modification in rice controls meiotic recombination and segregation distortion. Mol Breeding 35,103.
  • Numa H, Yamaguchi K, Shigenobu S, Habu Y (2015) Gene body CG and CHG methylation and suppression of centromeric CHH methylation are mediated by DECREASE IN DNA METHYLATION1 in rice. Mol Plant 8, 1560-1562.
  • Soyano T, Shimoda Y, Hayashi M (2015) NODULE INCEPTION antagonistically regulates gene expression with nitrate in Lotus japonicas. Plant Cell Physiol 56, 368-376.
  • Hayashi M, Shiro S, Kanamori H, Mori-Hosokawa S, Sasaki-Yamagata H, Sayama T, Nishioka M, Takahashi M, Ishimoto M, Katayose Y, Kaga A, Harada K, Kouchi H, Saeki Y, Umehara Y (2014) A thaumatin-like protein, Rj4, controls nodule symbiotic specificity in soybean. Plant Cell Physiol 55, 1679-1689.
  • Hayashi T, Shimoda Y, Sato S, Tabata S, Imaizumi-Anraku H, Hayashi M (2014) Rhizobial infection does not require the cortical expression of upstream common symbiosis genes responsible for the induction of Ca2+ spiking. Plant J 77, 146-159.
  • Nuruzzaman M, Kanno T, Amada R, Habu Y, Kasajima I, Ishikawa T, Kawai-Yamada M, Uchimiya H (2014) Does the Upstream Region Possessing MULE-Like Sequence in Rice Upregulate PsbS1 Gene Expression? PLoS One 9, e102742.
  • Tamura Y, Hattori M, Yoshioka H, Yoshioka M, Takahashi A, Wu J, Sentoku N, Yasui H (2014) Map-based cloning and characterization of a brown planthopper resistance gene BPH26 from Oryza sativa L. ssp. indica cultivar ADR52. Sci Rep 4, 5872.
  • Kanno T, Yoshikawa M, Habu Y (2013) Locus-specific requirements of DDR complexes for gene-body methylation of TAS genes in Arabidopsis thaliana. Plant Mol Biol Rep 31, 1048-1052.
  • Koumoto T, Shimada H, Kusano H, She K-C, Iwamoto M, Takano M (2013) Rice monoculm mutation moc2, which inhibits outgrowth of the second tillers, is ascribed to lack of a fructose-1,6-bisphosphatase. Plant Biotechnol 30, 47-56.
  • Toda Y, Tanaka M, Ogawa D, Kurata K, Kurotani K-I, Habu Y, Ando T, Sugimoto K, Yano M, Mitsuda N, Ohme-Takagi M, Kato E,Tsuchida-Mayama T, Ichikawa H, Abe K, Miyao A, Hirochika H, Hattori T, Takeda S (2013) RSS3 forms a ternary complex with JAZ and class-C bHLH transcription factors, and regulates JA-responsive genes and root cell elongation in rice. Plant Cell 25, 1709-1725.
  • Yoshikawa M, Iki T, Tsutsui Y, Miyashita K, Poethig RS, HabuY, Ishikawa M (2013) 3' fragment of miR173-programmed RISC-cleaved RNA is protected from degradation in a complex with RISC and SGS3. Proc Natl Acad Sci USA 110, 4117-4122.
  • Yoshikawa T, Ozawa S, Sentoku N, Itoh J, Nagato Y, Yokoi S (2013) Change of shoot architecture during juvenile-to-adult phase transition in soybean. Planta 238, 229-237.
  • Fukai E, Soyano T, Umehara Y, Nakayama S, Hirakawa H, Tabata S, Sato S, Hayashi M (2012) Establishment of a Lotus japonicus gene tagging population using the exon-targeting endogenous retrotransposon LORE1. Plant J 69, 720-730.
  • Hakoyama T, Niimi K, Yamamoto T, Isobe S, Sato S, Nakamura Y, Tabata S, Kumagai H, Umehara Y, Brossuleit K, Petersen T.R, Sandal N, Stougaard J, Udvardi MK, Tamaoki M, Kawaguchi M, Kouchi H, Suganuma N (2012) The integral membrane protein SEN1 is required for symbiotic nitrogen fixation in Lotus japonicus nodules. Plant and Cell Physiol 53, 225-236.
  • Hakoyama T, Oi R, Hazuma K, Suga E, Adachi Y, Kobayashi M, Akai R, Sato S, Fukai E, Tabata S, Shibata S, Wu G-J, Hase Y, Tanaka A, Kawaguchi M, Kouchi H, Umehara Y, Suganuma N (2012) The SNARE protein SYP71 expressed in vascular tissues is involved in symbiotic nitrogen fixation in Lotus japonicus nodules. Plant Physiol 160, 897-905.
  • Higo H, Tahir M, Takashima K, Miura A, Watanabe K, Tagiri A, Ugaki M, Ishikawa R, Eiguchi M, Kurata N, Sasaki T, Richards E, Takano M, Kishimoto N, Kakutani T, Habu Y (2012) DDM1 (Decrease in DNA Methylation) genes in rice (Oryza sativa). Mol Genet Genomics 287, 785-792.
  • Morita Y, Saito R, Ban Y, Tanikawa N, Kuchitsu K, Ando T, Yoshikawa M, Habu Y, Ozeki Y, Nakayama M (2012) Tandemly arranged chalcone synthase A genes contribute to the spatially regulated expression of siRNA and the natural bicolor floral phenotype in Petunia hybrida. Plant J 70, 739-749.
  • Shimoda Y, Han L, Yamazaki T, Suzuki R, Hayashi M, Imaizumi-Anraku H (2012) Rhizobial and fungal symbioses show different requirements for calmodulin binding to calcium calmodulin-dependent protein kinase in Lotus japonicus. Plant Cell 24, 304-321.
  • Venkateshwaran M, Cosme A, Han L, Banba M, Satyshur KA, Schleiff E, Parniske M, Imaizumi-Anraku H, Ane J-M (2012) The recent evolution of a symbiotic ion channel in the legume family altered ion conductance and improved functionality in calcium signaling. Plant Cell 24, 2528-2545.