( 主査 ) 教授髙橋秀幸教授山口信次郎准教授佐藤修正

Similar documents
Reactive Fluid Dynamics 1 G-COE 科目 複雑システムのデザイン体系 第 1 回 植田利久 慶應義塾大学大学院理工学研究科開放環境科学専攻 2009 年 4 月 14 日. Keio University

CMB の温度 偏光揺らぎにおける弱い重力レンズ効果 並河俊弥 ( 東京大学 )

C-H Activation in Total Synthesis Masayuki Tashiro (M1)

京都 ATLAS meeting 田代. Friday, June 28, 13

谷本俊郎博士の研究業績概要 谷本俊郎博士は これまで地球内部の大規模なマントルの対流運動を解明するための研究 および 大気 - 海洋 - 固体地球の相互作用に関する研究を様々な角度から進めてきた これらのうち主要な研究成果は 以下の様にまとめることができる

2015 年度研究活動報告理工学術院 先進理工 応用物理学科小澤徹 Department of Applied Physics, Waseda University

The unification of gravity and electromagnetism.

Agilent 4263B LCR Meter Operation Manual. Manual Change. Change 1 Add TAR in Test Signal Frequency Accuracy Test (Page 9-38) as follows.

車載用高効率燃焼圧センサー基板に最適なランガサイト型結晶の開発 結晶材料化学研究部門 シチズンホールディングス ( 株 )* 宇田聡 八百川律子 * Zhao Hengyu 前田健作 野澤純 藤原航三

英語問題 (60 分 ) 受験についての注意 3. 時計に組み込まれたアラーム機能 計算機能 辞書機能などを使用してはならない 4. 試験開始前に 監督から指示があったら 解答用紙の受験番号欄の番号が自身の受験番号かどうかを確認し 氏名を記入すること

シミュレーション物理 6 運動方程式の方法 : 惑星の軌道 出席のメール ( 件名に学生番号と氏名 ) に, 中点法をサブルーチンを使って書いたプログラムを添付

日本政府 ( 文部科学省 ) 奨学金留学生申請書

Development of a High-Resolution Climate Model for Model-Observation Integrating Studies from the Earth s Surface to the Lower Thermosphere

生命科学科 3 年後期 分子細胞生物 I 相同アミノ酸配列の比較解析 藤博幸関西学院大学理工学部生命医化学科

October 7, Shinichiro Mori, Associate Professor

Day 5. A Gem of Combinatorics 組合わせ論の宝石. Proof of Dilworth s theorem Some Young diagram combinatorics ヤング図形の組合せ論

Youhei Uchida 1, Kasumi Yasukawa 1, Norio Tenma 1, Yusaku Taguchi 1, Jittrakorn Suwanlert 2 and Somkid Buapeng 2

Yutaka Shikano. Visualizing a Quantum State

Taking an advantage of innovations in science and technology to develop MHEWS

Photoacclimation Strategy in Photosystem II of Prymnesiophyceae Isochrysis galbana

一体型地上気象観測機器 ( ) の風計測性能評価 EVALUATION OF WIND MEASUREMENT PERFORMANCE OF COMPACT WEATHER SENSORS

2018 年 ( 平成 30 年 ) 7 月 13 日 ( 金曜日 ) Fri July 13, 2018

Illustrating SUSY breaking effects on various inflation models

重力波天体の多様な観測による 宇宙物理学の新展開 勉強会 熱海 銀河における元素量の観測. 青木和光 Wako Aoki. 国立天文台 National Astronomical Observatory of Japan

むらの定量化について IEC-TC110 HHG2 への提案をベースに ソニー株式会社冨岡聡 フラットパネルディスプレイの人間工学シンポジウム

GRASS 入門 Introduction to GRASS GIS

21 点 15 点 3 解答用紙に氏名と受検番号を記入し, 受検番号と一致したマーク部分を塗りつぶすこと 受検番号が 0( ゼロ ) から始まる場合は,0( ゼロ ) を塗りつぶすこと

井出哲博士の研究業績概要 井出哲博士はこれまで データ解析や数値シミュレーションの手法を用いることによって 地震の震源で起きている現象を様々な角度から研究してきた その主な研究成果は 以下の 3 つに大別される

EU 向けに輸出される食品等に関する証明書の発行に係る事務処理要領 ( 国際 ) 通知に基づき 欧州連合 ( 以下 EU という ) へ輸出される食品及び飼料の証明書の発行条件及び手続きを定めるものとする

28 th Conference on Severe Local Storms 11 Nov Eigo Tochimoto and Hiroshi Niino (AORI, The Univ. of Tokyo)

ATLAS 実験における荷電ヒッグス粒子の探索

PROTEUS, AND THE NAME OF THE TYPE SPECIES OP THE GENUS HUENIA

Introduction to Multi-hazard Risk-based Early Warning System in Japan

Report on the experiment of vibration measurement of Wire Brushes. mounted on hand held power tools ワイヤ ブラシ取付け時の手持動力工具振動測定調査の実施について

Effects of pairing correlation on the low-lying quasiparticle resonance in neutron drip-line nuclei

結合および相互作用エネルギーの定量的 評価法の開発と新規典型元素化合物の構築

近距離重力実験実験室における逆二乗則の法則の検証. Jiro Murata

BCR30AM-12LB. RJJ03G Rev I T(RMS) 30 A V DRM 600 V I FGT I, I RGT I, I RGT III 50 ma : PRSS0004ZE-A ( : TO-3P) 4 2, 4

質量起源 暗黒物質 暗黒エネルギー 宇宙線 陽子崩壊 ニュートリノ質量 米国 P5 ニュートリノ CPV 宇宙背景ニュートリノクォーク レプトンマヨラナ粒子 ニュートリノ測定器 陽子崩壊探索. Diagram courtesy of P5. Origin of Mass.

Safer Building and Urban Development ( 安全な建物づくり まちづくりづ ) Contents ( 内容 ) 1)Lessons from building damage by earthquake motions and/or tsunami ( 振動被害または

Evaluation of IGS Reprocessed Precise Ephemeris Applying the Analysis of the Japanese Domestic GPS Network Data

69 地盤の水分変化モニタリング技術 比抵抗モニタリングシステムの概要 * 小林剛 Monitoring Technology for a Moisture Change of Subsurface Outline of the Resistivity Monitoring System Tsuyo

Hetty Triastuty, Masato IGUCHI, Takeshi TAMEGURI, Tomoya Yamazaki. Sakurajima Volcano Research Center, DPRI, Kyoto University

Advance Publication by J-STAGE. 日本機械学会論文集 Transactions of the JSME (in Japanese)

新学習指導要領で求められる暗黙知の指導に関する事例研究 保健体育科教育法 Ⅰと器械運動 Ⅱにおける指導内容から

一般化川渡り問題について. 伊藤大雄 ( 京都大学 ) Joint work with Stefan Langerman (Univ. Libre de Bruxelles) 吉田悠一 ( 京都大学 ) 組合せゲーム パズルミニ研究集会

Mathematics 数理科学専修. welcome to 統合数理科学を 目 指 す 基礎理工学専攻

NIE を取り入れた教育実践研究 大学 2 年生を対象とした時事教養 Ⅰ の授業実践を通して. Educational Research based on Newspaper In Education (NIE)

Development of Advanced Simulation Methods for Solid Earth Simulations

11/13 Diagonalization. Theorem: The set R of all real numbers is not enumerable. 12/13. 0.a k1 a k2 a k3... where a ij {0, 1,...

非弾性散乱を利用した不安定核 核構造研究 佐藤義輝東京工業大学

Oxford, Vol. 9, pp (2004).. (3) 微小空間を活用する多相系有機合成反応 小林重太 森雄一朗 小林修 化学と工業 59, pp (2006).

WHO 飲料水水質ガイドライン第 4 版 ( 一部暫定仮訳 ) 第 9 章放射線学的観点 9.4 飲料水中で一般的に検出される放射性核種のガイダンスレベル 過去の原子力緊急事態に起因する長期被ばく状況に関連する可能性のある人工の放射性核種のみならず 飲料水供給で最も一般的に検出される自然由来及び人工

Thermal Safety Software (TSS) series

高分解能原子核乾板を用いた暗黒物質探索 中竜大 名古屋大学基本粒子研究室 (F 研 ) ICEPP 白馬

低温物質科学研究センター誌 : LTMセンター誌 (2013), 23: 22-26

Analysis of shale gas production performance by SGPE

統合シミュレーションコードによる高速点火実験解析大阪大学レーザーエネルギー学研究センター中村龍史

2011/12/25

Numerical Simulation of Seismic Wave Propagation and Strong Motions in 3D Heterogeneous Structure

山口英斉博士の研究業績概要 山口博士は 原子核物理学の実験的研究を専門とし 主に宇宙核物理学分野において 以下に述べる研究業績をあげてきました

EDL analysis for "HAYABUSA" reentry and recovery operation はやぶさ カプセル帰還回収運用における EDL 解析

Kyoko Kagohara 1, Tomio Inazaki 2, Atsushi Urabe 3 and Yoshinori Miyachi 4 楮原京子

Crustal Deformation Associated with the 2005 West Off Fukuoka Prefecture Earthquake Derived from ENVISAT/InSAR and Fault- slip Modeling

平成 23 年度 博士学位論文 内容の要旨および 審査結果の要旨 ( 平成 24 年 3 月授与 ) 北九州市立大学大学院国際環境工学研究科

二国間交流事業共同研究報告書 共同研究代表者所属 部局独立行政法人理化学研究所 創発物性科学研究センター

特別推進研究 研究期間終了後の効果 効用 波及効果に関する自己評価書

熊本大学学術リポジトリ. Kumamoto University Repositor

Experimental and FE Analysis of Seismic Soil-Pile-Superstructure Interaction in Sand. Mahmoud N. HUSSIEN*, Tetsuo TOBITA and Susumu IAI

Product Specification

Ancient West Asian Civilization as a foundation of all modern civilization New Geological and Archaeological Academic Research in Japan

超新星残骸からの陽子起源ガンマ線 放射スペクトルの変調機構

2006 Inter-laboratory Comparison Study for Reference Material for Nutrients in Seawater

Spontaneous magnetization of quark matter in the inhomogeneous chiral phase

HWS150A RELIABILITY DATA 信頼性データ

XENON SHORT ARC LAMPS キセノンショートアークランプ

din Linguistics 一 一 St1'uctur~s a proposals representagrammati squite incomplete. Although generate al

飯塚毅博士の研究業績概要 飯塚毅博士はこれまで, 地質学 同位体年代学 地球化学的手法に基づいて, 固体地球の進化, 特に大陸地殻進化過程の解明に取り組んできた 同博士の研究は, 以下の 3 つよりなる

Video Archive Contents Browsing Method based on News Structure Patterns

マテリアルズインフォマティクスの最前線 吉田 亮. サイエンティフィック システム研究会 科学技術計算分科会 2017年度会合

On Attitude Control of Microsatellite Using Shape Variable Elements 形状可変機能を用いた超小型衛星の姿勢制御について

中村宏 工学部計数工学科 情報理工学系研究科システム情報学専攻 計算システム論第 2 1

Y. Okayasu for the Jlab E collaboration Department of Physics. Tohoku University

Network of Evolutionary Trends and Maturity assessment through contradiction analysis 進化トレンドのネットワークと矛盾解析による成熟度評価

-the 1st lecture- Yoshitaka Fujita Osaka University. Snake of March 16-20, 2015

Kinetic Analysis of the Oxidation of Ascorbic Acid in an Open Reactor with Gas Bubbling

SOLID STATE PHYSICAL CHEMISTRY

SML-811x/812x/813x Series

東京大学大学院工学系研究科 物理工学専攻 入試案内書

D j a n g o と P H P の仲間たち ( 改変済 ) サイボウズ ラボ株式会社 TSURUOKA Naoya

TDK Lambda INSTRUCTION MANUAL. TDK Lambda A B 1/40

Method for making high-quality thin sections of native sulfur

Fusion neutron production with deuterium neutral beam injection and enhancement of energetic-particle physics study in the Large Helical Device

Relation of machine learning and renormalization group in Ising model

Influence of MJO on Asian Climate and its Performance of JMA Monthly Forecast Model

佐 ~ 大学農学 : 染線第 43 号 (1977)

観光の視点から見た民泊の現状 課題 展望

Study of Cloud and Precipitation Processes Using a Global Cloud-system Resolving Model

Estimation of Gravel Size Distribution using Contact Time

Transcription:

氏名 ( 本籍地 ) 学 位 の 種 類 学 位 記 番 号 学位授与年月日 学位授与の要件 研究科, 専攻 論 文 題 目 ぱんれい 庞磊博士 ( 生命科学 ) 生博第 337 号平成 29 年 3 月 24 日学位規則第 4 条第 1 項該当東北大学大学院生命科学研究科 ( 博士課程 ) 生態システム生命科学専攻 Analyses of Functional Tissues and Hormonal Regulation for Hydrotropism in Arabidopsis Roots ( シロイヌナズナ根の水分屈性に機能する組織およびホルモン制御の解析 ) 博士論文審査委員 ( 主査 ) 教授髙橋秀幸教授山口信次郎准教授佐藤修正

論文内容の要旨 GNOM/MIZ2 could function in multiple tissues such as epidermis, cortex and stele for both hydrotropism and phototropism. Above-mentioned results suggested that MIZ1 and GNOM/MIZ2 function in tissues other than the root cap and/or the meristem. I therefore conducted surgical experiments with Arabidopsis roots and found that removal of the root cap resulted in significant reduction of gravitropic response, but not of hydrotropic one. Furthermore, ablation of both the root cap and the meristem with micro-beam laser did inhibit gravitropic response but not hydrotropic response in the hydrotropism-rescued lines of the gnom/miz2 mutant (Fig. 2). Thus, the results in this study implied that MIZ1 functions in the cortex of the transition and/or elongation zones and that both sensing of and response to moisture gradients occur in the transition and/or elongation zones of Arabidopsis roots. Also, both MIZ1 and GNOM/MIZ2 could play a role in phototropic signaling at the transition and elongation zones of Arabidopsis roots. Figure 1. Expression of MIZ1-GFP in cortex is responsible for complementing the hydrotropic defect of miz1 roots (a,b) Expression pattern of MIZ1-GFP fusion protein under control of the WER (a) and PIN2 (b) promoters with HSP terminator. Arrowhead indicates the boundary between transition and elongation zones. Scale bar indicates 100 µm. (c) Hydrotropic curvature of Col-0, miz1, WER:MIZ1-GFP-HSPter and PIN2:MIZ1-GFP-HSPter plants 12 h after transfer of seedlings to the moisture gradient in air assay system. Data are mean ± SE (n = 35-44) of three independent experiments. Different letters indicate statistically significant differences (p < 0.05, Tukey HSD test). (d-g) Representative images of hydrotropic response in roots of Col-0 (d), miz1 (e), WER:MIZ1-GFP-HSPter (f) and PIN2:MIZ1-GFP-HSPter (g) after 12 h of hydrostimulation. Scale bar indicates 1 mm.

Figure 2. Ablation of both the root cap and the meristem with micro-beam laser does not inhibit hydrotropism (a-e) Confocal images of propidium iodide (PI)-stained primary root tip after the laser ablation. (a) Col-0; (b) RCH1:GNOM-GFP; (c) Co2:GNOM-GFP; (d) WER:GNOM-GFP; (e) SHR:GNOM-GFP. Arrowhead indicates the boundary between elongation and transition zones. Scale bars indicate 200 µm. Hydrotropic curvature (f) and growth (g) of roots of 4-day-old seedlings treated with or without laser ablation after 8 h of hydrostimulation using the moisture gradients in air assay. Data are mean ± SE from three or four independent experiments (n = 16-28). Different letters indicate statistically significant differences (p < 0.05, Tukey HSD test). 2. Hormonal regulation of hydrotropism in Arabidopsis roots Plant hormones are implicated to regulate root responses to environmental stimuli. Auxin polar transport plays a critical role in inducing gravitropic response, whereas it is not required for hydrotropism in Arabidopsis roots. On the other hand, it is considered that ABA positively regulates root hydrotropism. Besides, a possible involvement of cytokinin in hydrotropism has been proposed. However, the mechanisms for hormonal regulation of hydrotropism are poorly understood. To address this question, I investigated the regulatory mechanisms of auxin- and cytokinin-mediated hydrotropism in relation to ABA regulation of hydrotropism. First, I used direct auxin sensor DII-VENUS to monitor endogenous auxin level and demonstrated that hydrotropic response was accompanied by a reduction of endogenous auxin content in the meristem zone. This decrease of auxin content was substantially repressed by miz1 mutation. In addition, pharmacologically lowering auxin content with an inhibitor of

auxin biosynthesis, L-Kynurenine (KYN), significantly accelerated hydrotropism, although it substantially reduced gravitropism. Clinorotation of Arabidopsis seedlings in the presence of moisture gradients enhanced hydrotropic response, but KYN treatment did not further enhance the hydrotropic response of clinorotated roots. Considering the counteraction between gravitropism and hydrotropism, it was assumed that KNY-enhanced hydrotropism was due to the attenuated gravitropism. It was found that not only auxin but also endogenous cytokinin content decreased in the root tip in response to moisture gradients. Namely, hydrostimulation resulted in a decrease in activity of cytokinin reporter ARR5::GFP and in transcript level of cytokinin biosynthesis IPT genes. Exogenously supplementing cytokinin remarkably inhibited hydrotropism, while mutations in IPT genes and cytokinin receptor AHK genes accelerated hydrotropism. These results suggested that cytokinin acts as a negative regulator of hydrotropism. However, the reduction of cytokinin content was not repressed by miz1 mutation. Thus, MIZ1 could be involved in the regulation of auxin content but not of cytokinin. Next, I examined whether the inhibition of hydrotropism by cytokinin and auxin is attributable to antagonizing ABA response. Application of exogenous cytokinin or auxin inhibited hydrotropism of wild type roots, but not of snrk2.2 snrk2.3 double mutant (Fig. 3). Moreover, application of exogenous ABA could relieve the cytokinin- or auxin-repressed hydrotropism in wild type roots. Furthermore, treatment with cytokinin and auxin together caused repression in hydrotropism of snrk2.2 snrk2.3 double mutant (Fig. 3). These observations indicated that cytokinin and auxin antagonistically function in ABA-inducible hydrotropism and that cytokinin and auxin synergistically repress hydrotropic response. Figure 3. Effects of cytokinin and auxin on ABA-inducible hydrotropism Hydrotropic response (a) and root growth (b) of Col-0 and snrk2.2 snrk2.3 double mutant treated with cytokinin or auxin, or cytokinin and auxin together (n = 27-43). Data are mean ± SE from three independent experiments. Different letters indicate statistically significant differences (p < 0.05, Tukey HSD test). 3. A proposed model for hydrotropism in Arabidopsis roots Based on the results of this study, I proposed a novel mechanism for hydrotropism in Arabidopsis

roots. Perception of hydrotropic stimulation occurs in the transition and/or elongation zones but not in the root cap or meristem. MIZ1 functions in cortex of the transition and/or elongation zones, while GNOM/MIZ2 functions in epidermis, cortex or stele of the transition and/or elongation zones (Fig. 4). Furthermore, hydrotropic response is accompanied by a reduction of endogenous auxin and cytokinin contents in the root tip, which could diminish the counteraction from root gravitropism and enhance the ABA-mediated hydrotropism (Fig. 5). Thus, the molecular mechanism for hydrotropism is distinct from that for gravitropism in Arabidopsis roots. Figure 4. Schematic model for MIZ1- and GNOM/MIZ2-regulalted hydrotropism in Arabidopsis roots Perception of moisture gradient does not require root cap or meristem, but takes place at the transition (TZ) and/or elongation zones (EZ) where the hydrotropic bending occurs. MIZ1 (yellow dots) functions in cortex of the transition and/or elongation zones, while GNOM/MIZ2 (red dots) functions in epidermis, cortex or stele of the transition and/or elongation zones for the induction of hydrotropic response in Arabidopsis roots. Figure 5. Schematic model for hormonal regulation of hydrotropism in Arabidopsis roots Roots reduce endogenous cytokinin and auxin contents and accumulate ABA level in response to moisture gradients. Cytokinin or auxin primarily antagonizes SnRK2-depdendent ABA signaling and inhibits hydrotropism. Thus, reduction of auxin and cytokinin contents could, at least in part, attenuate the counteractive interaction from gravitropism, elevate ABA response, and facilitate hydrotropic response in Arabidopsis roots.

論文審査結果の要旨 植物の根は 重力屈性および水分屈性を発現させて 高水分側に伸長し 乾燥ストレスを軽減 回避する 根の重力屈性では 根冠のコルメラ細胞が重力刺激を感受し 植物ホルモンであるオーキシンの輸送体の局在が変化し それによって形成されるオーキシンの伸長帯における不均等分布が屈曲成長を誘導する 一方 根の水分屈性の分子機構はよく理解されていない とくに 水分屈性に必須な MIZ1 および MIZ2 は水分屈性に特異的に機能するが その分子機能は未解明のままである また 水分勾配の感受機構や 水分屈性における植物ホルモンの作用についても不明な点が多い そこで Pang Lei 氏は シロイヌナズナの根の水分屈性で MIZ1 および MIZ2 が機能する細胞群を同定し さらに 水分屈性に対する植物ホルモンの作用様式を解析し 根の水分屈性と重力屈性の分子機構を比較した まず 組織特異的プロモーターを用いて 水分屈性を欠損した miz1 miz2 突然変異体の根の異なる組織に MIZ1-GFP および MIZ2-GFP を発現させ それぞれのタンパク質の発現部位と水分屈性の回復の関係を解析した その結果 miz1 突然変異体の水分屈性は MIZ1-GFP を根の初期伸長領域 伸長帯の皮層細胞に発現させた場合に回復することを発見した miz2 突然変異体の水分屈性は MIZ2-GFP を初期伸長領域 伸長帯の表皮 皮層 中心柱に発現させた場合に回復した さらに レーザーアブレーション法で根冠および分裂組織を破壊しても水分屈性は正常に発現することを確認した これらの結果は 根の水分屈性に MIZ1 の皮層特的発現を必要とすること 水分勾配の感受と偏差成長 ( 屈曲 ) が根の初期伸長領域 伸長帯で生ずることを明らかにした 次に 根の水分屈性におけるオーキシンとサイトカイニンの役割を それらの応答遺伝子をマーカーとして解析し オーキシンおよびサイトカイニンが水分屈性を負に調節すること その場合 オーキシンは重力屈性を制御することによって水分屈性に間接的に影響し サイトカイニンはアブシジン酸応答を担う SnRK2 に働き MIZ1 の発現量を低下させる可能性を示した これらの結果は ホルモン制御が水分屈性と重力屈性で異なることを明らかにした 以上の成果は 根の水分屈性のユニークな分子機構の理解に貢献するもので Pang Lei 氏が自立して研究活動を行うに必要な高度の研究能力と学識を有することを示している したがって Pang Lei 氏によって提出された論文は 博士 ( 生命科学 ) の博士論文として合格と認める