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• プラスチドの増殖と形態形成

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• Spatiotemporal Characteristics Determining the Multifaceted Nature of Reactive Oxygen, Nitrogen, and Sulfur Species in Relation to Proton Homeostasis

  Yamasaki, H; Itoh, RD; Mizumoto, KB; Yoshida, YS; Otaki, JM; Cohen, MF

  ANTIOXIDANTS & REDOX SIGNALING ( Antioxidants and Redox Signaling )    2024年03月 [ 査読有り ]

  掲載種別: 研究論文（学術雑誌）

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• The tgd5 Mutation Affects Plastid Structure and Causes Giant Lipid Droplet Formation in Trichomes of Arabidopsis

  Matsuoka K.

  International Journal of Plant Biology ( International Journal of Plant Biology )  15 ( 1 ) 46 - 53   2024年01月 [ 査読有り ]

  掲載種別: 研究論文（学術雑誌）

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• Total Synthesis, Absolute Configuration, and Phytotoxic Activity of Foeniculoxin

  Yamagishi, A; Egoshi, Y; Fujiwara, MT; Suzuki, N; Taniguchi, T; Itoh, RD; Suzuki, Y; Masuyama, Y; Monde, K; Usuki, T

  CHEMISTRY-A EUROPEAN JOURNAL ( Chemistry - A European Journal )  29 ( 8 ) e202203396   2023年02月 [ 査読有り ]

  掲載種別: 研究論文（学術雑誌）

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  Foeniculoxin is a major phytotoxin produced by Italian strains of Phomopsis foeniculi. The first total synthesis is described utilizing the ene reaction and Sonogashira cross-coupling reaction as key steps. The absolute configuration of the C6' was determined using chiral separation and advanced Mosher's method. The phytotoxicity of the synthesized compound was demonstrated via syringe-based infiltration into Chenopodium album and Arabidopsis thaliana leaves. Synthetic foeniculoxin induced various defects in A. thaliana leaf cells before lesion formation, including protein leakage into the cytoplasm from both chloroplasts and mitochondria and mitochondrial rounding and swelling. Furthermore, foeniculoxin and the antibiotic hygromycin B caused similar agglomeration of mitochondria around chloroplasts, highlighting this event as a common component in the early stages of plant cell death.

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• Tubular extensions of plant organelles and their implications on retrograde signaling

  Itoh, RD

  JOURNAL OF BIOLOGICAL RESEARCH-BOLLETTINO DELLA SOCIETA ITALIANA DI BIOLOGIA SPERIMENTALE   96 ( 2 )   2023年 [ 査読有り ]

  掲載種別: 研究論文（学術雑誌）

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• TGD5 is required for normal morphogenesis of non-mesophyll plastids, but not mesophyll chloroplasts, in Arabidopsis

  Itoh R.D.

  Plant Journal ( Plant Journal )  107 ( 1 ) 237 - 255   2021年07月 [ 査読有り ]

  掲載種別: 研究論文（学術雑誌）

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  Stromules are dynamic membrane-bound tubular structures that emanate from plastids. Stromule formation is triggered in response to various stresses and during plant development, suggesting that stromules may have physiological and developmental roles in these processes. Despite the possible biological importance of stromules and their prevalence in green plants, their exact roles and formation mechanisms remain unclear. To explore these issues, we obtained Arabidopsis thaliana mutants with excess stromule formation in the leaf epidermis by microscopy-based screening. Here, we characterized one of these mutants, stromule biogenesis altered 1 (suba1). suba1 forms plastids with severely altered morphology in a variety of non-mesophyll tissues, such as leaf epidermis, hypocotyl epidermis, floral tissues, and pollen grains, but apparently normal leaf mesophyll chloroplasts. The suba1 mutation causes impaired chloroplast pigmentation and altered chloroplast ultrastructure in stomatal guard cells, as well as the aberrant accumulation of lipid droplets and their autophagic engulfment by the vacuole. The causal defective gene in suba1 is TRIGALACTOSYLDIACYLGLYCEROL5 (TGD5), which encodes a protein putatively involved in the endoplasmic reticulum (ER)-to-plastid lipid trafficking required for the ER pathway of thylakoid lipid assembly. These findings suggest that a non-mesophyll-specific mechanism maintains plastid morphology. The distinct mechanisms maintaining plastid morphology in mesophyll versus non-mesophyll plastids might be attributable, at least in part, to the differential contributions of the plastidial and ER pathways of lipid metabolism between mesophyll and non-mesophyll plastids.

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MISC（その他業績・査読無し論文等） 【 表示 ／ 非表示 】

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• Conservative and innovative systems of chloroplast division

  Itoh.R

  Rec Res Dev Plant Mol Biol ( その他の出版社 )  ( 1 ) 113 - 125   2003年03月

   

科研費獲得情報 【 表示 ／ 非表示 】

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• 色素体のストロミュール形成における小胞体とオートファジーの役割の解明

  基盤研究(C)

  課題番号: 23K05820

  研究期間: 2023年04月  -  2026年03月 

  代表者: 伊藤 竜一 

  直接経費: 3,600,000（円）  間接経費: 4,680,000（円）  金額合計: 1,080,000（円）

• シロイヌナズナの花粉および気孔発生時の色素体増殖・分配ダイナミクス

  基盤研究(C)

  課題番号: 19K05831

  研究期間: 2019年04月  -  2023年03月 

  代表者: 藤原 誠, 伊藤 竜一 

  直接経費: 3,300,000（円）  間接経費: 4,290,000（円）  金額合計: 990,000（円）

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  本研究では、シロイヌナズナの花粉栄養細胞と気孔孔辺細胞の発生時に着目して、色素体の数と細胞内局在を顕微鏡観察により調査し、色素体が細胞分裂時にどのような増殖・分配制御を受けるかを理解することを目的とする。 本年度は、昨年度実施出来なかった花粉母細胞中の原色素体の観察を行った。近年の研究により、非光合成色素体の増殖には葉緑体分裂位置制御因子PARC6が関与するという示唆が得られている。そこでparc6変異体の花粉母細胞中の原色素体をストロマ局在性GFPで標識した系統を用い、減数分裂開始前の状況を調べた。その結果、parc6の原色素体は細胞核の隣接部位にブドウ様の凝集構造を形成することを見出した。これまで葉緑体分裂阻害変異体の葉の敷石細胞とトライコーム細胞で、葉緑体と白色体がそれぞれブドウ様構造を作ることが知られており、今回原色素体でも同様の現象が起こることが示された。 一方、昨年度に続いて孔辺細胞の葉緑体数とその分布状況を調査した。シロイヌナズナのエコタイプ、培養条件、葉位、葉面部位、気孔密度異常、葉緑体分裂異常、ストロマ局在性蛍光タンパク質発現の有無の計7項目の影響に関して約2,000細胞を調査した。これまでの結果と総合比較を行った結果、孔辺細胞の葉緑体数は植物の培養条件、気孔密度、ストロマの蛍光タンパク質蓄積に影響されない安定した分布を示すこと、葉柄向軸面では葉身背軸面と比べ一孔辺細胞あたりの葉緑体数が平均約1個多くなること、またLerでもColやWsと比較して一孔辺細胞あたりの葉緑体数が約1個分多くなる傾向が示された。 さらに、重イオン照射で得られた葉緑体形成異常変異体を用いて孔辺細胞内の色素体を調べたところ、その数と分布は野生型のものとほぼ同等であった。これより孔辺細胞内の葉緑体の分化と増殖・分配は独立の制御下にあることが示唆された。

• 非緑色プラスチド独自の形態維持機構：ストロミュール過剰形成変異体を用いた解析

  基盤研究(C)

  課題番号: 18K06314

  研究期間: 2018年04月  -  2022年03月 

  代表者: 伊藤 竜一 

  直接経費: 3,400,000（円）  間接経費: 4,420,000（円）  金額合計: 1,020,000（円）

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  高等植物におけるプラスチド（色素体）においては，「ストロミュール (stroma-filled tubule)」と呼ばれる細管状構造が、特に非光合成（非緑色）組織において高い頻度で形成される。申請者は，葉表皮のペーブメント細胞においてストロミュールの形成と伸長が過剰に起こっているシロイヌナズナの突然変異体（stromule biogenesis altered [suba] 変異体と命名）を2種取得した (Itoh et al. 2018)。本研究は，suba変異体の研究を通して，非光合成細胞のプラスチドがどのようにしてその形態を維持しているかを解明することを目的としている。2020年度は，suba1変異体の各組織におけるプラスチド形態についての更なる解析を実施した。(1) suba1変異体のシュート（地上部）表皮組織で見られるプラスチドの形態異常、特に、ストロミュールの過剰形成が、発生のどの段階で生じるのかを探るため、表皮組織の原基となる細胞で強く活性化されるプロモーターとプラスチド移行型（トランジットペプチド融合）GFP遺伝子とを接続した発現コンストラクトをsuba1変異体に導入し、表皮発生初期段階におけるプラスチドの形態解析を開始した。(2) (1)で述べたコンストラクトを、シロイヌナズナの既知の複数の葉緑体分裂変異体にも併せて導入し、系統的な比較解析を試みた。suba1変異体についてはまだ十分なデータが得られていないが、一部の葉緑体分裂変異体においては、発生初期段階から明瞭なプラスチド形態異常が観察された。

• プラスチドの分化に伴うストロミュールの形成制御機構

  基盤研究(C)

  課題番号: 26440152

  研究期間: 2014年04月  -  2017年03月 

  代表者: 伊藤　竜一 

  直接経費: 3,900,000（円）  間接経費: 1,170,000（円）  金額合計: 5,070,000（円）

• プラスチドの分化に伴うストロミュールの形成制御機構

  基盤研究(C)

  課題番号: 26440152

  研究期間: 2014年04月  -  2017年03月 

  代表者: 伊藤 竜一, 藤原 誠 

  直接経費: 3,900,000（円）  間接経費: 5,070,000（円）  金額合計: 1,170,000（円）

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  非緑色プラスチドにおいては、ストロミュールの高度な発達が観察される。本研究代表者は、葉表皮においてストロミュールが過剰に形成するシロイヌナズナ変異体subaを2種取得した。これらの変異体を材料として実施した本研究では、(i) SUBA1が植物全体において広汎にストロミュール制御に関与していること、(ii) SUBA2とMinD/Eとの新規相互作用の可能性、(iii) suba変異は花粉および花粉管のプラスチド形態・運動にも影響を及ぼすこと、等の知見が得られた。

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学外の社会活動（高大・地域連携等） 【 表示 ／ 非表示 】

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• 沖縄科学技術大学院大学バイオセーフティ委員会

  沖縄科学技術大学院大学（OIST） 

  2013年09月

  -

  継続中

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  同委員会委員として会議への参加、施設の視察、書面審査、規約の検討などの活動を行った。