TMU logo 生命科学 コース(大学)
専攻(大学院)
トップ
神経分子機能研究室
発生生物学研究室
細胞遺伝学研究室
分子遺伝学研究室
植物発生生理学研究室
細胞生化学研究室
進化遺伝学研究室
神経生物学研究室
植物環境応答研究室
環境微生物学研究室
動物生態学研究室
植物生態学研究室
動物系統分類学研究室
植物系統分類学研究室
光合成複合微生物研究室
 
⇒応用生命科学領域
(大学院)
写真 植物環境応答研究室
環境情報、特に光によって調節される植物の形態形成(光形態形成)や細胞内運動(葉緑体光定位運動)の光受容から信号伝達、現象発現にいたるまでの過程をヒメツリガネゴケ (Physcomitrella patens)、ホウライシダ (Adiantum capillus-veneris)、シロイヌナズナ (Arabidopsis thaliana) などを材料として、細胞生物学、生理学、分子生物学的に解析しています。
教 員
教 授 門田 明雄 e-mail
准教授 鐘ヶ江 健 e-mail
光形態形成
植物は大地に根をはって成長・発達するため容易に動けません。そのため、時々刻々と変化する周囲の状況を常に"見"ながら、自身の成長をコントロールし、環境に適応しています。これが端的に実感できるのが、「もやし」です。もやしは暗所、つまり光のないところで育ったマメの芽生えですが、太陽光のもとで育てれば双葉を展開し普通の芽生えになります。このように周囲の光環境によって形態が変化する現象を光形態形成と呼びます。光を感じるためには光を吸収する色素が必要ですが、植物はこのようなセンサー色素をたくさん持っています。赤色光・遠赤色光を吸収するフィトクロム、青色光を吸収するクリプトクロム、フォトトロピンです。我々は細胞レベルで光形態形成が扱えるコケ植物、シダ植物を用いて、センサー色素による光受容から細胞骨格によって調節される形の変化までのプロセスを調べています。



画像 画像
葉緑体光定位運動
画像
光形態形成のセンサー色素であるフォトトロピンとフィトクロムは、面白いことに細胞内での葉緑体の動きもコントロールしています。葉緑体は植物に特徴的な細胞内器官ですが、効率よく光合成を行うため、弱い光のもとでは細胞内で光が一番よくあたる場所に移動してそこに定位します(弱光反応、集合反応)。強い光の下ではクロロフィルが光分解しないように細胞内で光のあまり来ない場所に移動します(強光反応、逃避反応)。形の変化ではありませんが、この現象も周囲を"見"て、環境に適応している例です。我々はこの葉緑体光定位運動について、センサー色素による光受容から細胞骨格に依存する運動にいたる過程を調べています。
最近の研究業績
  1. Kanegae T. (2015) Intramolecular co-action of two independent photosensory modules in the fern phytochrome 3. Plant Signal Behav (in press) DOI: 10.1080/15592324.2015.1086857
  2. Kanegae T, Kimura I. (2015) A phytochrome/phototropin chimeric photoreceptor of fern functions as a blue/far-red light-dependent photoreceptor for phototropism in Arabidopsis. Plant J. 83: 480-488.
  3. Sato Y, Kadota A. (2012) Fluorescence time-lapse imaging system equipped with a microbeam irradiator revealed a unique actin-based mechanism for chloroplast movement. Plant Morphology 24: 19-22.
  4. Yamashita H, Sato Y, Kanegae T, Kagawa T, Wada M, Kadota A.(2011) Chloroplast actin filaments organize meshwork on the photorelocated chloroplasts in the moss Physcomitrella patens. Planta. 233: 357-368
  5. Sugiyama Y, Kadota A. (2011) Photosynthesis-dependent but neochrome 1-independent light positioning of chloroplasts and nuclei in the fern Adiantum capillus-veneris. Plant Physiol 155: 1205-1213.
  6. Ichikawa S, Yamada N,Suetsugu N, Wada M, Kadota A. (2011) Red light, phot1 and JAC1 modulate phot2-dependent reorganization of chloroplast actin filaments and chloroplast avoidance movement. Plant Cell Physiol 52: 1422-1432.
  7. Yamada N, Suetsugu N, Wada M, Kadota A. (2011) Phototropin-dependent biased relocalization of cp-actin filaments can be induced even when chloroplast movement is inhibited. Plant Signal Behav 6: 1651-1653.
  8. Kadota A, Yamada N, Suetsugu N, Hirose M, Saito C, Shoda K, Ichikawa S, Kagawa T, Nakano A, Wada M. (2009) Short actin-based mechanism for light-directed chloroplast movement in Arabidopsis. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 106: 13106-13111.
  9. Uenaka H, Kadota A. (2008) Phototropin-dependent weak and strong light responses in the determination of branch position in the moss Physcomitrella patens. Plant Cell Physiol. 49: 1907-1910.
  10. Uenaka H, Kadota A. (2007) Functional analyses of the Physcomitrella patens phytochromes in regulating chloroplast avoidance movement. Plant J. 51: 1050-1061.
  11. Kanegae T, Hayashida E, Kuramoto C, Wada M. (2006) A single chromoprotein with triple chromophores acts as both a phytochrome and a phototropin. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 103: 17997-18001.
  12. Uenaka H, Wada M, Kadota A. (2005) Four distinct photoreceptors contribute to light-induced side branch formation in the moss Physcomitrella patens. Planta 222: 623-631.
  13. Kawai-Toyooka H, Kuramoto C, Orui K, Motoyama K, Kikuchi K, Kanegae T, Wada M. (2004) DNA interference: a simple and efficient gene-silencing system for high-throughput functional analysis in the fern Adiantum. Plant Cell Physiol. 45: 1648-1657.
  14. Oikawa K, Kasahara M, Kiyosue T, Kagawa T, Suetsugu N, Takahashi F, Kanegae T, Niwa Y, Kadota A,Wada M. (2003) CHLOROPLAST UNUSUAL POSITIONING 1 is essential for proper chloroplast positioning. Plant Cell 15:1-12.
  15. Kawai H, Kanegae T, Christensen S, Kiyosue T, Sato Y, Imaizumi T, Kadota A, Wada M. (2003) Red light-induced responses in ferns mediated by an unconventional photoreceptor. Nature 421: 287-290.
  16. Sato Y, Wada M, Kadota A. (2003) Accumulation response of chloroplasts induced by mechanical stimulation in Bryophyte cells. Planta 216: 772-777.
  17. Imaizumi T, Kadota A, Hasebe M, Wada M. (2002) Cryptochrome light signals control development to suppress auxin sensitivity in the moss Physcomitrella patens. Plant Cell 14: 373-386.
  18. Sato Y, Wada M, Kadota A. (2001) External Ca2+ is essential for chloroplast movement induced by mechanical stimulation but not by light stimulation. Plant Physiol. 127: 497-504.
  19. Sato Y, Wada M, Kadota A. (2001) Choice of tracks, microtubules and/or actin filaments, for chloroplast photo-movement is differentially controlled by phytochrome and a blue light receptor. J. Cell Sci. 114: 269-279.
  20. Kadota A, Sato Y, Wada M. (2000) Intracellular chloroplast photorelocation in the moss Physcomitrella patens is mediated by phytochrome as well as by a blue-light receptor. Planta 210: 932-937.
  21. Imaizumi T, Kanegae T, Wada M. (2000) Cryptochrome nucleocytoplasmic distribution and gene expression are regulated by light quality in the fern Adiantum capillus-veneris. Plant Cell 12: 81-96.
  22. Sato Y, Kadota A. (2006) Plastid movements in response to environmental signals. In: The Structure and Function of Plastids, Advances in Photosynthesis and Respiration. (ed. by Wise RR, Hoober K.) Springer
  23. Kanegae T, Wada M. (2006) Photomorphogenesis of ferns. In: Photomorphogenesis in Plants and Bacteria- Function and Signal Transduction Mechanisms. (3rd edn.) (ed. by Schafer E, Nagy F.) Springer, Dordrecht, pp. 515-536.
  24. Sato Y, Kadota A, Wada M. (2003) Chloroplast movement: Dissection of events downstream of photo- and mechano-perception. J. Plant Res. 116: 1-5.
  25. 鐘ヶ江 健 (2003) 植物における青色光受容体  植物の生長調節  38: 98-107.
  26. 今泉貴登・鐘ヶ江健 (2001)クリプトクロムファミリー 「植物の光センシング」秀潤社 99-107. 
  27. 佐藤良勝・門田明雄 (2001)ヒメツリガネゴケの葉緑体光定位運動 「植物の光センシング」秀潤社 156-160.
  28. 門田明雄 (2001) 簡単な単色光の作り方と光強度測定法 「植物の光センシング」秀潤社 166-170.
©2015 Department of Biological Sciences, Tokyo Metropolitan University