植物の栄養応答に関わる short open reading frame (sORF）の解析
キーワード：二酸化炭素、植物、sORF
2014.03～2025.03.

気孔形質の改変を通じたイネのCO2利用効率の改善
キーワード：CO2, イネ, 気孔、突然変異株　
2010.04～2025.03.

植物のオルガネラ分化と機能発現の分子機構
キーワード：葉緑体・細胞核・遺伝情報発現系・細胞内遺伝情報クロストーク・イネ突然変異株
1998.01～2025.03.

種間交雑に起源するミトコンドリアの新たな共生関係の進化
2022.04～2025.03, 代表者：山平 寿智, 琉球大学, 琉球大学
申請者らは近年，古代の種間交雑に起源するヘテロプラズミーを，スラウェシ島の古代湖に生息するメダカで発見した.予備解析の結果，異種由来のミトコンドリアは新たな宿主の中で独自に進化しており，コーディング遺伝子の読み枠は正常で，かつ塩基置換の多くが非同義であることがわかった.本研究の目的は，この異種由来のミトコンドリアがどのように宿主による排除機構の網をかいくぐり，独自の機能を獲得して新たな共生関係を築き上げてきたかを解明する。.

気孔応答の改変による高CO2環境における植物の炭素同化の高効率化
2021.10～2024.03, 代表者：楠見健介, 九州大学, 九州大学
本研究計画では、近未来的に不可避と考えられる高CO2環境への対策として、気孔機能を最適化し高CO2で高効率に光合成を行う植物の開発を目標とする。具体的には、ゲノム編集技術を用いて作成した気孔閉鎖因子SLAC1の構造を部分的に改変したSLAC1改変イネ系統を用いて、気孔のCO2応答と、成長への影響を詳細に調べる。そのために複数の改変系統を高CO2および通常CO2条件下で長期生育し、光合成能力および器官成長と収量の高CO2応答を系統間で比較する。高CO2環境下でもCO2吸収効率が下がらず、乾燥耐性を維持しつつ高い光合成能を持つ植物の開発の可能性を探る。.

側根形成の窒素応答に関わるシロイヌナズナshort ORFの機能解析
2022.04～2025.03, 代表者：楠見健介, 九州大学, 九州大学
植物は窒素栄養環境の変化に応じて根の形態を変化させるが、土壌中の窒素源を感知し根の形態形成にフィードバックするメカニズムには不明な点が多い。申請者はシロイヌナズナの遺伝子間領域に存在するsORFの中から、側根形成の窒素応答に関わる未解析のsORFを見いだしSORFC03と名づけた。これまでの解析から、SORFC03は高窒素環境下で発現し側根形成を抑制制御すると考えられる。またC末端側にCysリッチな領域を持ち同領域が成熟ペプチドとして分泌され細胞間を移動するシグナルペプチドの機能を持つと推定される。本研究ではこれらの知見を基に、SORFC03の機能と栄養応答および側根形成制御における作用機作を調べる。SORFC03は既知の側根形成因子とは相同性がなく、陸生植物に広く分布している。その機能解析は新規の側根形成の栄養応答メカニズムの発見につながると考えられる。.

高いCO2吸収能力と乾燥耐性の両立を可能とする気孔応答の最適化メカニズム
2018.04～2023.03, 代表者：楠見健介, 九州大学, 九州大学
気孔は植物のガス交換のほとんどを担っており、光合成に必要な二酸化炭素（CO2）の吸収と、水や養分の取り込みに必須の水蒸散の調節機能は、植物の成長制御の根幹となっている。一方、気孔開口に際して、CO2吸収と、乾燥ストレスの原因となる水蒸散は、トレードオフの関係となるため、生育環境の変化に即応した精密な気孔制御が必要となるが、そのしくみの詳細はわかっていない。最近、気孔閉鎖制御のキー因子である陰イオン輸送タンパク質SLAC1が、タンパク質上の複数の部位でCO2と乾燥の環境シグナルを個別に受容し、気孔開度を調節していることが分かってきた。本課題では、ジーンターゲティングの手法により、イネSLAC1のCO2シグナルと乾燥シグナルの推定受信部位を個別に改変し、その生理的な影響を詳細に調べる。各々の部位の役割の同定を通じて、気孔閉鎖を介したCO2吸収と水蒸散のバランス制御機構を明らかにし、高い光合成能と乾燥耐性を両立できる気孔開度の最適化システムを探索する。.

フィールド環境での栄養応答ネットワークによる生長制御モデルのプロトタイプ構築
2015.04～2020.03, 代表者：射場　厚, 九州大学, 九州大学
シロイヌナズナとイネにおける、窒素応答とリン飢餓応答のクロストークと窒素応答とCO2取り込み機能のクロストークの解析を、以下のサブテーマにしたがって調べる。
1. ハイスループットサーマルイメージングを用いた栄養応答性の異なるシロイヌナズナエコタイプの選抜
2. 屋内および野外環境に準じた環境で栽培した栄養応答性の異なるシロイニナズナエコタイプのオミクス解析
3. シロイヌナズナにおける窒素応答とCO2取り込み機能のクロストークの比較解析.

気孔機能を改変した温暖化対応型ＣＯ２高効率利用イネの開発
2012.04～2013.03, 代表者：楠見健介, 九州大学大学院理学研究院, 九州大学大学院 理学研究院
気候の温暖化と大気中のCO2濃度増加傾向は今後も続くと考えられており、穀物をはじめとする食料生産への影響が懸念されている。既にイネにおいては温暖化に伴う高温登熟障害や収量の低下が顕在化しているが、大気CO2濃度の増加は気孔閉鎖と葉温の上昇を通じてそれらを促進すると予想され、対策技術の開発が望まれている。本課題では、最近理学研究院で発見された、気孔開度を調節する孔辺細胞特異的陰イオンチャネルSLAC1の改変により、気孔の環境応答性を高温、高CO2環境適合型に最適化し、高い光合成能と葉温の抑制を両立させた高生産性イネを開発する。.

バクテリア型色素体ＲＮＡ結合因子による葉緑体分化制御機構の解明
2010.10～2013.04, 代表者：楠見健介, 九州大学, 九州大学
高等植物の色素体は組織や細胞の分化に応じて葉緑体やアミロプラストなどの各色素体タイプへ構造・機能を大きく変化させる。その際、色素体の構造変化に先立ち、転写・翻訳装置を始め色素体内の遺伝子発現装置の構成が大きく変化し、それにより多くの色素体遺伝子が色素体の機能に応じた発現制御を受ける。しかしそれらの制御因子やメカニズムの実体はよく分かっていない。本研究では、申請者がイネ・シロイヌナズナから単離した、葉緑体分化初期の特定のステージで色素体翻訳装置の発現をコントロールする新規の色素体RNA結合タンパク質NUS1、NUS2と、それらを含むタンパク質複合体P-NUSの解析を通じて、色素体の機能分化に関わる色素体遺伝子発現システム制御の分子メカニズムを明らかにする。.

主要著書

主要原著論文

1.	Kazuhiro Ito, Doshun Ito, Mina Goto, Sae Suzuki, Shinji Masuda, Koh Iba, Kensuke Kusumi, Regulation of ppGpp synthesis and its impact on chloroplast biogenesis during early leaf development in rice, Plant and Cell Physiology, 10.1093/pcp/pcac053, 63, 7, 919-931, 2022.04, [URL], Guanosine tetraphosphate (ppGpp) is known as an alarmone that mediates bacterial stress responses. In plants, ppGpp is synthesized in chloroplasts from GTP and ATP and functions as a regulator of chloroplast gene expression to affect photosynthesis and plant growth. This observation indicates that ppGpp metabolism is closely related to chloroplast function, but the regulation of ppGpp and its role in chloroplast differentiation are not well understood. In rice, ppGpp directly inhibits plastidial guanylate kinase (GKpm), a key enzyme in GTP biosynthesis. GKpm is highly expressed during early leaf development in rice, and the GKpm-deficient mutant, virescent-2 (v2), develops chloroplast-deficient chlorotic leaves under low-temperature conditions. To examine the relationship between GTP synthesis and ppGpp homeostasis, we generated transgenic rice plants over-expressing RSH3, a protein known to act as a ppGpp synthase. When RSH3 was overexpressed in v2, the leaf chlorosis was more severe. Although the RSH3 overexpression in the wild type caused no visible effects, pulse amplitude modulation fluorometer measurements indicated that photosynthetic rates were reduced in this line. This finding implies that the regulation of ppGpp synthesis in rice is involved in the maintenance of the GTP pool required to regulate plastid gene expression during early chloroplast biogenesis. We further investigated changes in the expressions of RelA/SpoT Homolog (RSH) genes encoding ppGpp synthases and hydrolases during the same period. Comparing the expression of these genes with the cellular ppGpp content suggests that the basal ppGpp level is determined by the antagonistic action of multiple RSH enzymatic activities during early leaf development in rice..
2.	Wataru Yamori, Kensuke Kusumi, Koh Iba, Ichiro Terashima, Increased stomatal conductance induces rapid changes to photosynthetic rate in response to naturally fluctuating light conditions in rice, Plant Cell and Environment, 10.1111/pce.13725, 2020.01, [URL], A close correlation between stomatal conductance and the steady-state photosynthetic rate has been observed for diverse plant species under various environmental conditions. However, it remains unclear whether stomatal conductance is a major limiting factor for the photosynthetic rate under naturally fluctuating light conditions. We analysed a SLAC1 knockout rice line to examine the role of stomatal conductance in photosynthetic responses to fluctuating light. SLAC1 encodes a stomatal anion channel that regulates stomatal closure. Long exposures to weak light before treatments with strong light increased the photosynthetic induction time required for plants to reach a steady-state photosynthetic rate and also induced stomatal limitation of photosynthesis by restricting the diffusion of CO<sub>2</sub> into leaves. The slac1 mutant exhibited a significantly higher rate of stomatal opening after an increase in irradiance than wild-type plants, leading to a higher rate of photosynthetic induction. Under natural conditions, in which irradiance levels are highly variable, the stomata of the slac1 mutant remained open to ensure efficient photosynthetic reaction. These observations reveal that stomatal conductance is important for regulating photosynthesis in rice plants in the natural environment with fluctuating light..
3.	Kensuke Kusumi, Ayana Hashimura, Yoshiko Yamamoto, Juntaro Negi, Koh Iba, Contribution of the S-type anion channel SLAC1 to stomatal control and its dependence on developmental stage in rice, Plant and Cell Physiology, 10.1093/pcp/pcx142, 58, 12, 2085-2094, 2017.06, [URL], Rice production depends on water availability and carbon fixation by photosynthesis. Therefore, optimal control of stomata, which regulate leaf transpiration and CO2 absorption, is important for high productivity. SLOW ANION CHANNEL-ASSOCIATED 1 (SLAC1) is an S-type anion channel protein that controls stomatal closure in response to elevated CO2. Rice slac1 mutants showed significantly increased stomatal conductance (gs) and enhanced CO2 assimilation. To discern the contribution of stomatal regulation to rice growth, we compared gs in the wild type (WT) and two mutants, slac1 and the dominant-positive mutant SLAC1-F461A, which expresses a point mutation causing an amino acid substitution (F461A) in SLAC1, at different growth stages. Because the side group of F461 is estimated to function as the channel gate, stomata in the SLAC1-F461A mutant are expected to close constitutively. All three lines had maximum gs during the tillering stage, when the gs values were 50% higher in slac1 and 70% lower in SLAC1-F461A, compared with the WT. At the tillering stage, the gs values were highest in the first leaves at the top of the stem and lower in the second and third leaves in all three lines. Both slac1 and SLAC1-F461A retained the ability to change gs in response to the day–night cycle, and showed differences in tillering rate and plant height compared with the WT, and lower grain yield. These observations show that SLAC1 plays a crucial role in regulating stomata in rice at the tillering stage..
4.	Kensuke Kusumi, Koh Iba, Establishment of the chloroplast genetic system in rice during early leaf development and at low temperatures, Frontiers in Plant Science, 10.3389/fpls.2014.00386, 5, 386, 2014.07, [URL], Chloroplasts are the central nodes of the metabolic network in leaf cells of higher plants, and the conversion of proplastids into chloroplasts is tightly coupled to leaf development. During early leaf development, the structure and function of the chloroplasts differ greatly from those in a mature leaf, suggesting the existence of a stage-specific mechanism regulating chloroplast development during this period. Here, we discuss the identification of the genes affected in low temperature-conditional mutants of rice (Oryza sativa). These genes encode factors involved in chloroplast rRNA regulation (NUS1), and nucleotide metabolism in mitochondria, chloroplasts and cytosol (V2, V3, ST1). These genes are all preferentially expressed in the early leaf developmental stage P4, and depleting them causes altered chloroplast transcription and translation, and ultimately leaf chlorosis. Therefore, it is suggested that regulation of cellular nucleotide pools and nucleotide metabolism is indispensable for chloroplast development under low temperatures at this stage. This review summarizes the current understanding of these factors and discusses their roles in chloroplast biogenesis..
5.	Yuhta Nomura, Atsushi Izumi, Yoshinori Fukunaga, Kensuke Kusumi, Koh Iba, Seiya Watanabe, Yoichi Nakahira, Andreas P. M. Weber, Akira Nozawa, Yuzuru Tozawa, Diversity in Guanosine 3′,5′-Bisdiphosphate (ppGpp) Sensitivity Among Guanylate Kinases of Bacteria and Plants. , Journal of Biological Chemistry, 10.1074/jbc.M113.534768., 289, 15631-15641, 2014.04, [URL], The guanosine 3′,5′-bisdiphosphate (ppGpp) signaling system is shared by bacteria and plant chloroplasts, but its role in plants has remained unclear. Here we show that guanylate kinase (GK), a key enzyme in guanine nucleotide biosynthesis that catalyzes the conversion of GMP to GDP, is a target of regulation by ppGpp in chloroplasts of rice, pea, and Arabidopsis. Plants have two distinct types of GK that are localized to organelles (GKpm) or to the cytosol (GKc), with both enzymes being essential for growth and development. We found that the activity of rice GKpm in vitro was inhibited by ppGpp with a Ki of 2.8 μM relative to the substrate GMP, whereas the Km of this enzyme for GMP was 73 μM. The IC50 of ppGpp for GKpm was ~10 μM. In contrast, the activity of rice GKc was insensitive to ppGpp, as was that of GK from baker′s yeast, which is also a cytosolic enzyme. These observations suggest that ppGpp plays a pivotal role in the regulation of GTP biosynthesis in chloroplasts through specific inhibition of GKpm activity, with the regulation of GTP biosynthesis in chloroplasts thus being independent of that in the cytosol. We also found that GKs of Escherichia coli and Synechococcus elongatus PCC 7942 are insensitive to ppGpp, in contrast to the ppGpp sensitivity of the Bacillus subtilis enzyme. Our biochemical characterization of GK enzymes has thus revealed a novel target of ppGpp in chloroplasts and has uncovered diversity among bacterial GKs with regard to regulation by ppGpp..
6.	Mimi Hashimoto-Sugimoto, Juntaro Negi, Kensuke Kusumi, Koh Iba, New Approaches to the Biology of Stomatal Guard Cells, 10.1093/pcp/pct145, 55, 2, 241-250, 2014.02, [URL], CO2 acts as an environmental signal that regulates stomatal movements. High CO2 concentrations reduce stomatal aperture, whereas low concentrations trigger stomatal opening. In contrast to our advanced understanding of light and drought stress responses in guard cells, the molecular mechanisms underlying stomatal CO2 sensing and signaling are largely unknown. Leaf temperature provides a convenient indicator of transpiration, and can be used to detect mutants with altered stomatal control. To identify genes that function in CO2 responses in guard cells, CO2-insensitive mutants were isolated through high-throughput leaf thermal imaging. The isolated mutants are categorized into three groups according to their phenotypes: (i) impaired in stomatal opening under low CO2 concentrations; (ii) impaired in stomatal closing under high CO2 concentrations; and (iii) impaired in stomatal development. Characterization of these mutants has begun to yield insights into the mechanisms of stomatal CO2 responses. In this review, we summarize the current status of the field and discuss future prospects..
7.	Negi, J., Moriwaki, K., Konishi, M., Yokoyama, R., Nakano, T., Kusumi, K., Hashimoto-Sugimoto, M., Schroeder, J.I., Nishitani, K., Yanagisawa, S. and Iba, K. , A Dof transcription factor, SCAP1, is essential for the development of functional stomata in Arabidopsis., Current Biology, 10.1093/pcp/pct145, 55, 241-250, 2013.02, Stomata are highly specialized organs that consist of pairs of guard cells and regulate gas and water vapor exchange in plants [1-3]. Although early stages of guard cell differentiation have been described [4-10] and were interpreted in analogy to processes of cell type differentiation in animals [11], the downstream development of functional stomatal guard cells remains poorly understood. We have isolated an Arabidopsis mutant, stomatal carpenter 1 (scap1), that develops irregularly shaped guard cells and lacks the ability to control stomatal aperture, including CO2-induced stomatal closing and light-induced stomatal opening. SCAP1 was identified as a plant-specific Dof-type transcription factor expressed in maturing guard cells, but not in guard mother cells. SCAP1 regulates the expression of genes encoding key elements of stomatal functioning and morphogenesis, such as K(+) channel protein, MYB60 transcription factor, and pectin methylesterase. Consequently, ion homeostasis was disturbed in scap1 guard cells, and esterification of extracellular pectins was impaired so that the cell walls lining the pores did not mature normally. We conclude that SCAP1 regulates essential processes of stomatal guard cell maturation and functions as a key transcription factor regulating the final stages of guard cell differentiation..
8.	Kusumi, K., Hirotsuka, S., Kumamaru, T. and Iba, K. , Increased leaf photosynthesis caused by elevated stomatal conductance in a rice mutant deficient in SLAC1, a guard cell anion channel protein., Journal of Experimental Botany, 10.1093/jxb/ers216, 63, 15, 5635-5644, 2012.08, [URL], In rice (Oryza sativa L.), leaf photosynthesis is known to be highly correlated with stomatal conductance; however, it remains unclear whether stomatal conductance dominantly limits the photosynthetic rate. SLAC1 is a stomatal anion channel protein controlling stomatal closure in response to environmental [CO2]. In order to examine stomatal limitations to photosynthesis, we isolated and characterized a SLAC1-deficient mutant of rice. A TILLING screen of NMU-derived mutant lines was conducted for the rice SLAC1 ortholog gene Os04g0674700, and four mutant lines containing mutations within the open reading frame were obtained. A second screen using an infrared thermography camera revealed that one of the mutants, named slac1, had a constitutive low-leaf-temperature phenotype. Measurement of leaf gas exchange showed that slac1 plants grown in the greenhouse had significantly higher stomatal conductance (gs), rates of photosynthesis (A) and ratios of internal [CO2] to ambient [CO2] (Ci/Ca) compared to wild-type plants, whereas there was no significant difference in the response of photosynthesis to internal [CO2] (A/Ci curves). These observations demonstrate that in well-watered conditions, stomatal conductance is a major determinant of photosynthetic rate in rice. .
9.	Kusumi, Kensuke; Sakata, Chikako; Nakamura, Takahiro; Kawasaki, Shinji; Yoshimura, Atsushi; Iba, Koh, A plastid protein NUS1 is essential for build-up of the genetic system for early chloroplast development under cold stress condition, The Plant Journal, 2011.09.
10.	Kusumi, K., Hirotsuka, S., Shimada, H., Chono, Y., Matsuda, O. and Iba, K., Contribution of chloroplast biogenesis to carbon-nitrogen balance during early leaf development in rice, J. Plant Res. , 123, 4, 617-622, 2010.01.
11.	Yoo, S-C., Cho, S-H., Sugimoto, H., Li, Jinjie., Kusumi, K., Koh, H-J., Iba, K. and Paek, N-C. , Rice Virescent-3 and Stripe-1 encoding the large and small subunits of ribonucleotide reductase are required for chloroplast biogenesis during early leaf development., Plant Physiol. , 150: 388-401, 2009.05.
12.	Sugimoto, H., Kusumi, K., Noguchi, K., Yano, M., Yoshimura, A., and Iba, K., The rice nuclear gene, VIRESCENT 2, is essential for chloroplast development and encodes a novel type of guanylate kinase targeted to plastids and mitochondria., Plant Journal, 52: 512-527, 2007.11.
13.	Kusumi, K., Yaeno, T., Kojo, K., Hirayama, M., Hirokawa, D., Yara, A., and Iba, K., The role of salicylic acid in the glutathione-mediated protection against photo-oxidative stress in rice, Physiol. Plant., 128: 651-661, 2006.12.
14.	K. Kusumi, A. Yara, N. Mitsui, Y. Tozawa, and K. Iba, Characterization of a rice nuclear-encoded plastid RNA polymerase gene OsRpoTp, Plant Cell Physiol., 10.1093/pcp/pch133, 45, 9, 1194-1201, 45 (9) : 1194-1201 (2004), 2004.09.
15.	Kusumi, K., Mizutani, A., Nishimura, M. and Iba, K. , A virescent gene V1 determines the expression timing of plastid genes for transcription/translation apparatus during early leaf development in rice. , Plant J., 10.1046/j.1365-313x.1997.12061241.x, 12, 6, 1241-1250, 1997.12.

主要総説, 論評, 解説, 書評, 報告書等

主要学会発表等

1.	伊藤 和洋, 久永　優希, 馬渕 敦士, 花田 耕介, 射場 厚, 楠見 健介, シロイヌナズナsORF, SORFC03は全身的な窒素シグナルの下流で側根間隔を制御する, 九州沖縄植物学会（第72回）, 2023.05, 土壌中の窒素栄養が豊富な場合、地上部の生⻑が促進されるのに対して根の生⻑は抑制される。このことは土壌中の窒素を感知し根の分裂組織の活性を抑制するシステムの存在を示唆するが、その制御には不明な点が多い。私たちはシロイヌナズナの遺伝子間領域のshortORF(sORF)の中から高窒素環境下の側根形成抑制に関わると考えられるsORF、SORFC03を見いだした。SORFC03の発現は培地中の窒素濃度に依存し正に誘導され、野生株(Col-0)では培地中の窒素濃度が3mM以上で総側根⻑が抑制されるのに対し、SORFC03ノックアウト株(SORFC03-KO)では抑制されず、むしろ促進された。また、SORFC03-KOでは野生株と比較して側根分岐予定部位および側根原基の密度が増加し、一方で分化開始後の原基発達・伸⻑過程には影響がなかった。さらに、根分けによる局所的な高窒素処理に対してSORFC03の発現は根全体で同調的に促進された。これらからSORFC03は全身的な高窒素応答シグナル伝達の下流で誘導され、側根分岐を負に制御すると考えられる。.
2.	伊藤 和洋, 伊藤 道俊, 後藤 美奈, 増田 真二, 射場 厚, 楠見 健介, 緊縮応答因子ppGppはイネの葉の葉緑体分化過程におけるGTPの量的制御に寄与する, 日本植物学会 第86回大会, 2022.09, ATPとGTPから合成される核酸分子種、グアノシン４リン酸（ppGpp）は原核細菌の緊縮応答時のセカンドメッセンジャーとして知られる。植物も葉緑体においてppGppを合成するが、葉緑体機能との関わりや生理的な役割の詳細はよく分かっていない。イネ葉緑体においてGTP合成を律速する葉緑体局在型グアニル酸キナーゼ（GKpm）は葉の発生初期に高蓄積し、その機能不全株virescent2 (v¬2)は低温下で葉が白化することから、葉緑体内部でのGTP量の制御がその初期分化に重要と考えられる。ppGppはGKpmに結合し活性を阻害することから、GTP制御への関与が予想される。本研究ではppGpp合成酵素RSH3の過剰発現によりppGppを高蓄積させたイネを用いて、葉の発生初期におけるppGppの役割を検討した。v2においてはRSH3の過剰発現により葉の白化が亢進され、光合成効率(Fv/Fm, ETR)が低下し、葉緑体遺伝子の発現が抑制された。また葉緑体の細胞あたりの数やサイズが減少した。野生株においてはRSH3の過剰発現により、見た目の変化は起こらなかったが、光合成効率の低下や葉緑体遺伝子の発現低下は同様に観察された。これらの結果は葉緑体分化初期においてはGTPプールの維持が重要であり、ppGppはGKpmへの阻害、あるいは合成基質としてのGTP消費を通じて、その制御に関わる事を示唆する。.
3.	伊藤 和洋、山本 あゆ、馬渕 敦士、花田 耕介、射場 厚、楠見 健介, シロイヌズナsORF, SORFC03は全身的な窒素シグナルに応じて発現し側根形成を抑制する, 第63回日本植物生理学会年会, 2022.03, 土壌中に窒素栄養が豊富にある場合、地上部の生長が促進されるのに対して、根の生長は抑制される。このことは、土壌中の窒素を感知し、根の分裂組織の活性化を抑制するシステムの存在を示すが、その制御には不明な点が多い。近年、シロイヌナズナを含む複数の真核生物において、遺伝子間領域にshort open reading frame (sORF) と呼ばれる短い読み枠が多数見つかり、形態形成や代謝経路の制御に関わる重要因子が含まれることが報告されている。私たちはシロイヌナズナにおいて、高窒素環境下の側根形成抑制に関わると考えられるsORF、sorfc03を見いだした。sorfc03の過剰発現株の側根形成は野生株（Col-0）と同様に培地中の窒素濃度が3mM以上で抑制されるのに対し、ノックアウト株では側根形成が抑制されず、むしろ促進された。また、sorfc03の発現は培地中の窒素濃度に依存し正に誘導されたことから、sorfc03は高窒素環境下において側根形成を抑制する働きを持つと考えられる。sorfc03プロモーター::GUS形質転換体におけるGUS活性は側根原器や伸長中の側根では観察されず、地上部の維管束および主根基部で観察された。これらのことから、sorfc03は、高窒素環境下において地上部から根へのシグナル伝達を律速し、側根形成を抑制する因子である可能性がある。.
4.	久永　優希, 伊藤 和洋, 馬渕 敦士, 花田 耕介, 射場 厚, 楠見 健介, 窒素環境における側根形成の抑制制御に関わるシロイヌナズナshort ORFの機能解析, 九州沖縄植物学会（第71回）, 2022.06, 土壌中に窒素栄養が豊富にある場合、地上部の生長が促進されるのに対して、根の生長は抑制される。このことは、土壌中の窒素を感知し、根の分裂組織の活性化を抑制するシステムの存在を示唆するが、その制御には不明な点が多い。近年、シロイヌナズナを含む複数の真核生物において、遺伝子間領域にshort open reading frame (sORF) と呼ばれる短い読み枠が多数見つかっているが、その中に形態形成や代謝経路の制御に関わる重要因子が含まれていることが報告されている。私たちはシロイヌナズナにおいて、高窒素環境下の側根形成抑制に関わると考えられるsORF、sorfc03を見いだした。sorfc03の過剰発現株の側根形成は野生株（Col-0）と同様に培地中の窒素濃度が3mM以上で抑制されるのに対し、ノックアウト株では側根形成が抑制されず、むしろ促進された。また、sorfc03の発現は培地中の窒素濃度に依存し正に誘導されたことから、sorfc03は高窒素環境下において側根形成を抑制する働きを持つと考えられる。.
5.	Kazuhiro Ito, Yuki Hisanaga, Kousuke Hanada, Koh Iba, Kensuke Kusumi, An Arabidopsis short ORF, SORFC03, is involved in the regulation of nitrogen-dependent lateral root developmen, The International Conference on Arabidopsis Research (ICAR), 2021.06, Nitrogen (N) is an important factor for the basis of metabolism for plant growth. While knowledge and understanding of N metabolism has improved considerably over the last several decades, most of the key factors involved in these processes still remain uncharacterized. Recently, short open reading frames (sORFs) were found in the known intergenic regions in eukaryotes. In Arabidopsis, about 8,000 sORFs have already been identified, however, most of them remain uncharacterized. In this study, we characterized one of these sORFs, sorfc03, which is suggested to be involved in the regulation of lateral root (LR) development associated with N metabolism..
6.	久永　優希, 伊藤 和洋, 馬渕 敦士, 花田 耕介, 射場 厚, 楠見 健介, 高窒素環境における側根形成調節に関わるシロイヌナズナshort ORFの機能解析, 九州沖縄植物学会（第70回）, 2021.06, 土壌中に窒素栄養が豊富にある場合、地上部の生長が促進されるのに対して、根の生長は抑制される。このことは、土壌中の窒素を感知し、根の分裂組織の活性化を抑制するシステムの存在を示唆するが、その制御には不明な点が多い。近年、シロイヌナズナを含む複数の真核生物において、遺伝子間領域にshort open reading frame (sORF) と呼ばれる短い読み枠が多数見つかっているが、その中に形態形成や代謝経路の制御に関わる重要因子が含まれていることが報告されている。私たちはシロイヌナズナにおいて、高窒素環境下の側根形成抑制に関わると考えられるsORF、sorfc03を見いだした。sorfc03の過剰発現株の側根形成は野生株（Col-0）と同様に培地中の窒素濃度が3mM以上で抑制されるのに対し、ノックアウト株では側根形成が抑制されず、むしろ促進された。また、sorfc03の発現は培地中の窒素濃度に依存し正に誘導されたことから、sorfc03は高窒素環境下において側根形成を抑制する働きを持つと考えられる。.
7.	伊藤 和洋、久永　優希, 馬渕 敦士, 花田 耕介, 射場 厚, 楠見 健介, 側根形成の窒素栄養応答に関わるシロイヌナズナshort ORFの機能解析, 日本植物学会 第85回大会, 2021.09, 植物は土壌中の窒素源を効率的に利用するため、窒素栄養環境に応じて根の形態を変化させる。高窒素環境下のシロイヌナズナでは地上部の生長が促進されるのに対して、側根の生長は抑制される。このことは、土壌中の窒素を感知し、側根形成を抑制するシステムの存在を示すが、その制御には不明な点が多い。近年、シロイヌナズナを含む複数の真核生物において、遺伝子間領域にshort open reading frame (sORF) と呼ばれる短い読み枠が多数見つかり、形態形成や代謝経路の制御に関わる重要因子が含まれることが報告されている。私たちはシロイヌナズナにおいて、高窒素環境下の側根形成抑制に関わると考えられるsORF、SORFC03を見いだした。野生株（Col-0）の側根形成は培地中の窒素濃度が3mM以上で抑制されるのに対し、同sORFのノックアウト株（SORFC03-KO）では側根形成が抑制されず、むしろ促進された。また、SORFC03の発現は培地中の窒素濃度に依存し正に誘導されたことから、SORFC03は高窒素環境下において側根形成を抑制する働きを持つと考えられる。SORFC03のプロモーター活性の組織特異性を調べたところ、側根から離れた主根基部および先端部での発現が非常に高かった。側根の形成過程を観察したところ、SORFC03-KOでは野生株と比較して側根原基の密度が高く、一方側根の伸長速度に差は見られなかった。このことから、SORFC03は側根形成位置の決定と原基の分化に作用すると考えられる。.
8.	伊藤 和洋、山本 あゆ、馬渕 敦士、花田 耕介、射場 厚、楠見 健介, 窒素栄養環境に応じた側根形成調節に関わるシロイヌナズナshort ORFの解析, 第62回日本植物生理学会年会, 2021.03, 土壌中に窒素栄養が豊富にある場合、地上部の生長が促進されるのに対して、根の生長は抑制される。このことは、土壌中の窒素を感知し、根の分裂組織の活性化を抑制するシステムの存在を示すが、その制御には不明な点が多い。近年、シロイヌナズナを含む複数の真核生物において、遺伝子間領域にshort open reading frame (sORF) と呼ばれる短い読み枠が多数見つかり、形態形成や代謝経路の制御に関わる重要因子が含まれることが報告されている。私たちはシロイヌナズナにおいて、高窒素環境下の側根形成抑制に関わると考えられるsORF、sorfc03を見いだした。sorfc03の過剰発現株の側根形成は野生株（Col-0）と同様に培地中の窒素濃度が3mM以上で抑制されるのに対し、ノックアウト株では側根形成が抑制されず、むしろ促進された。また、sorfc03の発現は培地中の窒素濃度に依存し正に誘導されたことから、sorfc03は高窒素環境下において側根形成を抑制する働きを持つと考えられる。sorfc03プロモーター::GUS形質転換体におけるGUS活性は側根原器や伸長中の側根では観察されず、地上部の維管束および主根基部で観察された。これらのことから、sorfc03は、高窒素環境下において地上部から根へのシグナル伝達を律速し、側根形成を抑制する因子である可能性がある。.
9.	伊藤和洋、　＠伊藤道俊、　増田真二、　射場厚、　楠見健介, イネの葉の発生初期におけるppGpp合成を介した葉緑体分化制御, 日本植物学会 第84回大会, 2020.09, 植物は、土壌から効率的に窒素を吸収するため、周囲の窒素環境を感知し、根の形態形成にフィードバックするメカニズムを持つが、その制御には不明な点が多い。近年、遺伝子間領域にshort open reading frame (sORF) と呼ばれる、短い読み枠が多数見つかり、形態形成や代謝経路の制御に関わる重要因子が含まれていることがわかってきた。本研究では、根の形態形成の窒素応答に関わると考えられるシロイヌナズナのsORF、sorfc03について、過剰発現株（sorfc03-OX）とノックアウト株（sorfc03-KO）の表現型解析を通じて、その機能解析を行った。.
10.	伊藤 和洋、山本 あゆ、馬渕 敦士、花田 耕介、射場 厚、楠見 健介, 窒素栄養環境に応じた側根形成調節に関わるシロイヌナズナshort ORFの解析, 日本植物学会 第83回大会, 2019.09, 植物は、土壌から効率的に窒素を吸収するため、周囲の窒素環境を感知し、根の形態形成にフィードバックするメカニズムを持つが、その制御には不明な点が多い。近年、遺伝子間領域にshort open reading frame (sORF) と呼ばれる、短い読み枠が多数見つかり、形態形成や代謝経路の制御に関わる重要因子が含まれていることがわかってきた。本研究では、根の形態形成の窒素応答に関わると考えられるシロイヌナズナのsORF、sorfc03について、過剰発現株（sorfc03-OX）とノックアウト株（sorfc03-KO）の表現型解析を通じて、その機能解析を行った。.
11.	楠見 健介、伊藤 和洋、山本 あゆ、馬渕 敦士、花田 耕介、射場 厚, 窒素栄養環境に応答した側根形成に関わるshort ORFの解析, 日本植物学会 第82回大会, 2018.09, 植物は、土壌から効率的に窒素を吸収するため、周囲の窒素環境を感知し、根の形態形成にフィードバックするメカニズムを持つが、その制御には不明な点が多い。近年、遺伝子間領域にshort open reading frame (sORF) と呼ばれる、短い読み枠が多数見つかり、形態形成や代謝経路の制御に関わる重要因子が含まれていることがわかってきた。本研究では、根の形態形成の窒素応答に関わると考えられるシロイヌナズナのsORF、sorfc03について、過剰発現株（sorfc03-OX）とノックアウト株（sorfc03-KO）の表現型解析を通じて、その機能解析を行った。.
12.	Kazuhiro Ito, Ayu Yamamoto, Takeshi Yamaguchi, Kousuke Hanada, Koh Iba, Kensuke Kusumi, Characterization of an Arabidopsis short ORF, sorfc03, associated with regulation of nitrogen-dependent lateral root development, The International Conference on Arabidopsis Research (ICAR), 2018.06, Nitrogen (N) is an important factor for the basis of metabolism for plant growth. While knowledge and understanding of N metabolism has improved considerably over the last several decades, most of the key factors involved in these processes still remain uncharacterized. Recently, short open reading frames (sORFs) were found in the known intergenic regions in eukaryotes. In Arabidopsis, about 8,000 sORFs have already been identified, however, most of them remain uncharacterized. In this study, we characterized one of these sORFs, sorfc03, which is suggested to be involved in the regulation of lateral root (LR) development associated with N metabolism..
13.	Kensuke Kusumi, Contribution of guard cell anion channel SLAC1 to the growth stage-dependent stomatal regulation in rice, International Symposium on Agricultural Meteorology (ISAM2018), 2018.03, SLAC1 is a stomatal anion channel protein controlling stomatal closure in response to environmental [CO2]. SLAC1-deficient mutant of rice, slac1, exhibited significant increase in stomatal conductance (gs) with enhanced CO2 assimilation, showing that this channel plays a major role in stomatal closure in rice (1). In order to clarify contribution of the SLAC1 to stomatal regulation, we investigated changes in the stomatal conductance during the vegetative growth stage of rice, and compared them among the wild type (WT), slac1 and SLAC1-F461A, which expressed a dominant point mutation (F461A) causing constitutive stomatal closure (Fig. 1). All three lines had a maximum gs at the tillering stage. In the WT, gs value at this stage was over 2-fold higher than that at the latter heading stage. At the same stage, gs value was 50 % higher in slac1 and 70 % lower in SLAC1-F461A compared to the WT. In both slac1 and SLAC1-F461A, tillering rate and plant height are altered, and the grain yield was lower than wild type. These observations suggest that contribution of SLAC1 activity to stomatal closure is more important in young leaves during tillering stage in rice. We are currently investigating effect of elevated CO2 on the growth and yields of slac1 and SLAC1-F461A. Optimization between CO2-uptake and respiration through stomatal regulation during rice growth will be discussed..
14.	楠見 健介、江原 涼美、田尻 愛絵、射場 厚, イネの成長のCO2応答と気孔制御の寄与, 第59回日本植物生理学会年会, 2018.03.
15.	伊藤和洋、射場厚、楠見健介, イネの幼苗期における葉緑体ppGpp合成酵素遺伝子の発現解析, 日本植物細胞分子生物学会, 2017.08.
16.	田尻愛絵、祢宜淳太郎、射場厚、楠見健介, 改変型陰イオンチャネルSLAC1を導入したイネ形質転換体の気孔制御, 第58回植物生理学会年会, 2017.03, Rice cultivation mainly depends on soil water availability as well as on carbon fixation by photosynthesis. Therefore, optimal control of stomata, which regulates leaf respiration and CO2 absorption simultaneously, is vitally important for growth and development. SLAC1 is a stomatal S-type anion channel protein essential for stomatal closure. SLAC1-deficient mutant of rice, slac1, exhibited significant increase in stomatal conductance with enhanced CO2 assimilation, showing that this channel plays a major role in stomatal closure in rice. SLAC1 activity has been reported to be controlled through site specific phosphorylation in response to drought stress and enhanced CO2 concentration. In this study, we generated a series of dominant negative transgenic rice plants carrying a point mutation causing an amino acid substitutions in SLAC1, and investigated the responses of stomatal conductance and leaf temperature to changing CO2 concentration and humidity in these transgenic plants..
17.	山本あゆ, 山口 剛史, 花田 耕介, 射場 厚, 楠見 健介, 植物の炭素・窒素応答に関わるsORFの解析, 日本植物学会 第80回大会, 2016.09, 炭素は植物の主要栄養素であるが、その代謝制御やCO2シグナル伝達機構には不明な点が多く、未知の因子が存在すると考えられる。本研究ではシロイヌナズナのゲノム上に存在する機能未同定の短い遺伝子であるshort open reading frame (sORF)473個を用いて作成された過剰発現系統から、高CO2環境下で白化や生育阻害を引き起こした15系統（sorfc01〜sorfc15）を対象として、その原因sORFの発現解析を行った。.
18.	楠見 健介, 橋村 綾菜, 射場 厚, Contribution of guard cell SLAC1 anion channel to the growth stage-dependent stomatal regulation in rice , 17th International Congress on Photosynthesis Research, 2016.08, [URL], Rice cultivation mainly depends on soil water availability as well as on carbon fixation by photosynthesis. Therefore, optimal control of stomata, which regulates leaf respiration and CO2 absorption simultaneously, is crucial for healthy growth. SLAC1 is a stomatal anion channel protein controlling stomatal closure in response to environmental [CO2]. SLAC1-deficient mutant of rice, slac1, exhibited significant increase in stomatal conductance (gs) with enhanced CO2 assimilation, showing that this channel plays a major role in stomatal closure in rice. In this study, in order to clarify contribution of the SLAC1 to stomatal regulation, we investigated changes in the stomatal conductance during the vegetative growth stage of rice, and compared them among the wild type (WT), slac1 and SLAC1-F461A, which expressed a dominant point mutation (F461A) causing constitutive stomatal closure. .
19.	江原涼美, 射場 厚, 楠見 健介, Involvement of a RNA-binding protein, NUS1, in the maintenance of chloroplast rRNA at low temperature in Arabidopsis, 日本植物生理学会第57回年会, 2016.03, [URL], NUS1 is a chloroplast RNA-binding protein that was originally isolated from rice. Previous studies showed that the rice NUS1 protein is involved in the chloroplast rRNA synthesis during early leaf development. In this study, we examined the regulation of NUS1 expression in Arabidopsis. Accumulation of the NUS1 protein occurred specifically in the immature leaves in parallel with the expression of rRNA and other chloroplast transcription/translation apparatus genes. The accumulation of NUS1 protein in cotyledons was much higher than that in the subsequent true leaves, and this accumulation was enhanced significantly at a low growth temperature (5 °C). We also analyzed functional interaction between the NUS1 protein and chloroplast rRNA synthesis. In vitro RNA-protein binding analysis indicated that the NUS1 protein binds directly to the 5’ upstream region of precursor 16S rRNA as was observed in rice. Accumulation of chloroplast rRNAs in the NUS1-deficient plant (atnus1-KO) was approximately 50% lower than that in the wild type at the low temperature, and the developed leaves showed chlorotic phenotype. These observations suggest that the NUS1 protein is involved in maintenance of chloroplast rRNA that is crucial for tolerance of cold at the seedling stage in Arabidopsis..
20.	山本 あゆ, 山口 剛史, 花田 耕介, 射場 厚, 楠見 健介, 植物のCO2適応に関わるsORFの解析, 日本植物学会第79回大会, 2015.09, 植物にとってCO2は発生・成長に関わる重要な栄養源である。これまでCO2の取り込みと代謝に関わる多くの因子が同定されてきたが、それらの制御や組織間のシグナル伝達機構には不明な点が多い。近年、多くの真核生物で、遺伝子間領域にshort open reading frame (sORF) と呼ばれる、これまで遺伝子として同定されていない短いDNA配列が多数見つかり、その中には形態形成や代謝経路の制御に関わる重要因子が含まれていることがわかってきた。シロイヌナズナにおいては約8,000個のsORFが推定されており、機能解析が進められている。本研究では、これらのsORFのうち、過剰発現系統が高CO2 (800 ppm) でクロロシスや成長阻害を引き起こす15個を対象として、異なる組織と環境CO2濃度に応じた発現量の変化を調べた。MS培地上で、７日間および21日間生育させた植物体のロゼット葉と根からRNAを抽出し、qRT-PCR法で発現量を調べたところ、15個全てのsORFが発現しており、そのうち12個が地上部と比較して根で高い発現量を示した。また、それらのうち11個は高CO2環境下（1,000ppm）で発現が顕著に抑制された。以上の結果は、これらのsORFが、地上部と根の間の情報伝達を通じて、CO2環境の変化に応じた植物の代謝調節に関わっていることを示唆している。.
21.	楠見 健介, 橋村 綾菜, 射場 厚, 気孔閉鎖因子SLAC1の機能を改変したイネ変異株の解析, 日本植物学会第79回大会, 2015.09, 陰イオンチャネルタンパク質SLAC1は孔辺細胞に局在し、気孔閉鎖因子として機能する。イネにおいては、チャネル機能を欠失したslac1変異株では気孔コンダクタンス（gs）が上昇し、葉内へのCO2の吸収が増加することから、気孔閉鎖制御においてSLAC1が主要な役割を担っていると考えられる。本研究では気孔閉鎖におけるSLAC1の寄与を調べるため、slac1変異株に加え、SLAC1のチャネルゲートF461を置換したSLAC1-F461A株を用いて、分げつ期から出穂期にかけてのガス交換の変化を比較した。SLAC1-F461AではSLAC1チャネルが常に開いた状態となるため、気孔は閉鎖状態になると予想される。最上位葉のgsは、分げつ期初期において最も高く、幼穂形成期にかけて低下した。gsの値は測定期間を通じて、野生株と比較してslac1変異株では高く、SLAC1-F461Aで低くなり、その差は分げつ期前期で最も大きくなった。同時期における系統間のgsの差は、最も若い最上位葉で大きく、上位第２葉から第３葉にかけて小さくなった。これらの結果は、SLAC1の活性は分げつ期の若い葉で高く、気孔閉鎖制御に対する影響が大きいことを示している。.
22.	山口 剛史, 山本 あゆ, 花田 耕介, 射場 厚, 楠見 健介, 植物のCO2適応に関わるshort open reading frameの解析, 第３３回日本植物細胞分子生物学会, 2015.09, 　植物にとってCO2は発生・成長に関わる重要な栄養源である。これまでCO2の取り込みと代謝に関わる多くの因子が同定されてきたが、植物の成長や環境変化に応じたそれらの制御や組織間のシグナル伝達機構には不明な点が多く、未知の因子が多数残されていると考えられる。近年、多くの真核生物で、遺伝子間領域にshort open reading frame (sORF) と呼ばれる、これまで遺伝子として同定されていない短いDNA配列が多数見つかり、その中には形態形成や代謝経路の制御に関わる重要因子が含まれていることがわかってきた。シロイヌナズナにおいては約8,000個のsORFが推定されており、機能解析が進められている (Hanada et al. 2013)。本研究では、これらのsORFのうち、過剰発現系統が高CO2 (800 ppm) でクロロシスもしくは成長阻害を引き起こす15個を対象として、異なる組織と環境CO2濃度に応じた発現量の変化を調べた。MS培地上で、1週齢および3週齢まで生育させた植物体のロゼット葉と根からRNAを抽出し、qRT-PCR法で発現量を調べたところ、15個全てのsORFが発現しており、そのうち10個が地上部と比較して根で高い発現量を示した。また、それらのうち9個は高CO2環境下（1,000ppm）で発現が顕著に抑制された。以上の結果は、これらのsORFが、地上部と根の間の情報伝達を通じて、CO2環境の変化に応じた植物の代謝調節に関わっていることを示唆している。.
23.	楠見 健介, 橋村 綾菜, 射場 厚, 気孔閉鎖因子SLAC1のチャネル機能を改変したイネ変異株の解析, 第３３回日本植物細胞分子生物学会, 2015.08, SLAC1は、細胞膜に存在するS型陰イオンチャネルタンパク質で、孔辺細胞に局在し気孔閉鎖因子として機能する。イネにおいては、チャネル機能を欠失したslac1変異株では気孔コンダクタンス（gs）が上昇し、葉内へのCO2の吸収が増加することから（Kusumi et al, 2011）、気孔閉鎖制御においてSLAC1が主要な役割を担っていると考えられる。しかし一方で、slac1変異株においても、gsの日周変化や生育に伴う増減が残ることから、SLAC1に依存しない気孔閉鎖機構が存在する可能性がある。本研究では気孔閉鎖制御におけるSLAC1の寄与を調べるため、slac1変異株に加え、SLAC1の推定チャネルゲートであるF461を置換したドミナントポジティブ株SLAC1-F461Aを用いて、分げつ期から出穂期にかけてのガス交換の変化を比較した。SLAC1-F461AではSLAC1チャネルが常に開いた状態となるため、気孔は閉鎖状態になると予想される。最上位葉のgsを測定したところ、分げつ期初期が最も高く、分げつ期後期から幼穂形成期にかけて低下した。gs の値は測定期間を通じて、野生株と比較してslac1変異株では高く、SLAC1-F461Aで低くなり、その差は分げつ期前期で最も大きくなった。分げつ期前期における系統間のgsの差は、最も若い最上位葉で大きく、上位第２葉から第３葉にかけて小さくなった。これらの結果は、分げつ期の若い葉でSLAC1の活性が高く、気孔閉鎖制御に対する影響が大きいことを示している。.
24.	山口 剛史, 山本 あゆ, 花田 耕介, 射場 厚, 楠見 健介, 植物のCO2応答に関わるshort open reading frameの解析, 日本動物学会九州支部 (第68回) 九州沖縄植物学会 (第65回) 日本生態学会九州地区会 (第60回) 合同福岡大会, 2015.05, 植物にとってCO2は発生・成長に関わる重要な栄養源である。これまでCO2の取り込みと代謝に関わる多くの因子が同定されてきたが、植物の成長や環境変化に応じたそれらの制御や組織間のシグナル伝達機構には不明な点が多く、未知の因子が多数残されていると考えられる。近年多くの真核生物で、遺伝子間領域にshort open reading frame (sORF) と呼ばれる、これまで遺伝子として同定されていない短いDNA配列が多数見つかり、その中には形態形成や代謝経路の制御に関わる重要因子が含まれていることがわかってきた。シロイヌナズナにおいては約8,000個のsORFが推定されており、解析が進んでいる (Hanada et al. 2013)。本研究では、高CO2 (800 ppm) でクロロシスを引き起こす表現型を指標に、シロイヌナズナのsORF過剰発現系統からスクリーニングした15系統を対象として、組織と生育環境に応じた発現の変化を調べ、その機能を推定した。.
25.	橋村 綾菜, 楠見 健介, 射場 厚, SLAC1のチャネル機能を改変したイネ変異株の解析, 日本植物生理学会第56回年会, 2015.03, SLAC1は、細胞膜に存在する陰イオンチャネルタンパク質で、孔辺細胞に局在し気孔閉鎖因子として機能する。一方、チャネル機能を欠失しSLAC1に依存した気孔閉鎖スイッチが常にオフとなるイネslac1変異株においても、気孔コンダクタンスは日周や生育段階に応じて増減する事から、SLAC1に依存しない気孔閉鎖機構が存在する可能性がある（昨年の本年会で報告済）。本研究ではSLAC1の推定チャネルゲートであるF461を置換したドミナントポジティブ株SLAC1-F461Aを作成し、表現型を観察した。SLAC1-F461AにおいてはSLAC1チャネルが常に開いた状態となるため、気孔は閉鎖状態になると予想される。SLAC1-F461Aにおいては、野生株と比べ葉温の上昇が観察された。また、蒸散測定の結果、分げつ期のSLAC1-F461Aの最上位葉の気孔コンダクタンスは野生株と比較し約70% 減少した。SLAC1-F461Aにおける生育段階、葉位、日周に応じた気孔コンダクタンスの変化を調べ、野生株、およびslac1変異株と比較し、気孔閉鎖制御におけるSLAC1の寄与を検討した。.
26.	楠見 健介, 射場 厚, Modulation and maintenance of chloroplast genetic system during early leaf development and at low temperatures in rice, Japanese-Finnish Seminar 2014 "Design of Superior Machinery of Light Energy Conversion in Photosynthetic Organisms", 2014.10, Chloroplast biogenesis is most significant during the changes in cellular organization associated with leaf development in higher plants. During early leaf development, the structure and function of the chloroplasts differ greatly from those in a mature leaf, suggesting the existence of a stage-specific mechanism regulating chloroplast development during this period. We have analyzed genes involved specifically in early chloroplast biogenesis by using low temperature-conditional mutants of rice (Oryza sativa). These genes encode factors involved in chloroplast rRNA regulation (NUS1), and nucleotide metabolism in mitochondria, chloroplasts and cytosol (V2, V3, ST1). These are all preferentially expressed in the early leaf developmental stage P4, and depleting them causes altered chloroplast transcription and translation, and ultimately leaf chlorosis. Accordingly, regulation of cellular nucleotide pools and nucleotide metabolism is likely to be involved in the chloroplast biogenesis under low temperatures at this stage. Current understanding of these factors and organization of them during early leaf development will be discussed..
27.	楠見 健介, 橋村　綾菜, 射場 厚, イネの気孔閉鎖因子SLAC1の生育段階依存性, 日本動物学会九州支部 (第67回) 九州沖縄植物学会 (第64回) 日本生態学会九州地区会 (第59回) 沖縄生物学会(第51回)合同沖縄大会, 2014.05, SLAC1は、高等植物の細胞膜陰イオンチャネルタンパク質で、孔辺細胞に局在し気孔閉鎖因子として機能する。イネのSLAC1機能欠失株slac1においては、野生株と比較し気孔コンダクタンスが最大約2.5倍上昇し、それに伴いCO2の取込量が1.5倍程度増加し、葉面温度が1〜2℃低下する。このことは、SLAC1がイネにおいても気孔閉鎖因子として機能することを示している。一方、slac1変異株においても気孔コンダクタンスは日周や生育段階に応じて増減する事から、SLAC1に依存しない気孔閉鎖機構の存在が示唆される。本研究では、SLAC1遺伝子の発現と気孔コンダクタンスの変化を、解放圃場および温室で栽培したイネを用いて、幼苗期から登熟期までの生育期間を通じて調べた。生育段階と葉位に応じた変化をslac1変異株と野生株の間で比較することにより、気孔閉鎖におけるSLAC1の寄与を検討した。.
28.	江原 涼美, 楠見 健介, 射場 厚, 葉の発生初期に特異的に働く葉緑体転写制御因子NUS1の解析, 日本動物学会九州支部 (第67回) 九州沖縄植物学会 (第64回) 日本生態学会九州地区会 (第59回) 沖縄生物学会(第51回)合同沖縄大会, 2014.05, NUS1はイネから単離された葉緑体RNA結合蛋白質で、未抽出の若い葉で一過的に蓄積し成熟葉では消失する。これまでの研究から、NUS1は低温誘導性を持ち、葉緑体未成熟rRNAと結合してその成熟化をコントロールしていると考えられる。本研究ではNUS1の機能の普遍性を検討するため双子葉植物であるシロイヌナズナにおけるNUS1の機能を調べた。成長過程におけるNUS1の蓄積を段階的に調べたところ、発芽直後の幼根伸長時にはすでにNUS1の蓄積が見られ、子葉展開直後に最も多く蓄積し緑化と共に消失した。一方、低温生育条件下（10℃）ではNUS1の蓄積量は増加し、子葉が緑化し本葉が抽出した後も蓄積し続けた。一方、NUS1を機能欠失した植物は低温生育条件下で子葉の白化が見られた。さらに、in vitro RNA結合実験により、NUS1は葉緑体未成熟rRNAに結合することがわかった。これらの結果から、NUS1の機能は高等植物間で保存されており、葉の発生初期における低温ストレス下の葉緑体遺伝子発現装置のメンテナンスに必須の因子であると考えられる。.
29.	楠見 健介, 橋村 綾菜, 射場 厚, イネの気孔閉鎖因子SLAC1の機能の生育段階依存性, 日本植物生理学会第55会年会, 2014.03, SLAC1は、シロイヌナズナから単離された細胞膜に存在する陰イオンチャネルタンパク質で、孔辺細胞に局在し気孔閉鎖因子として機能する。イネのSLAC1機能欠失株slac1においては、野生株と比較し気孔コンダクタンスが最大約2.5倍上昇し、それに伴いCO2の取込量が1.5倍程度増加し、葉面温度が1〜2℃低下する（昨年度の本年会で報告済）。このことは、SLAC1がイネにおいても気孔閉鎖因子として機能することを示している。一方、slac1変異株においても気孔コンダクタンスは日周や生育段階に応じて増減する事から、SLAC1に依存しない気孔閉鎖機構の存在が示唆される。本研究では、SLAC1遺伝子の発現と気孔コンダクタンスの変化を、解放圃場および温室で栽培したイネを用いて、幼苗期から登熟期までの生育期間を通じて調べた。生育段階と葉位に応じた変化をslac1変異株と野生株の間で比較することにより、気孔閉鎖におけるSLAC1の寄与を検討した。.
30.	楠見 健介, 気孔閉鎖因子SLAC1を機能欠失したイネ突然変異株slac1の解析, 日本植物生理学会第54会年会, 2013.03, イネにおいては、様々な条件で気孔開度と光合成速度の間に高い正の相関が見られる。しかしCO2の取り込みに際しては気孔抵抗と並んで葉肉抵抗も大きく、気孔開度が律速要因となっているかは明らかではなかった。SLAC1は、シロイヌナズナから単離されたジカルボン酸輸送タンパク質で、孔辺細胞に局在し気孔閉鎖因子として機能する。私たちはTILIING法によりイネSLAC1オルソログ遺伝子に変異を持つイネ突然変異株slac1を単離し、気孔と光合成への影響を調べた。slac1変異株の気孔の形態や気孔密度は野生株と差は見られなかったが、日中の葉面温度は野最大2℃程度低くなった。ガス交換を測定したところ、野生株と比較し正午付近で気孔コンダクタンスが2.5倍、CO2の取り込みが1.5倍程度高かった。また、A/Ci曲線は野生株との差がほとんど見られなかったが、Ci/Ca比はslac1変異株の方が高かった。これらの結果は、イネにおいては気孔開度が光合成の律速要因であり、気孔を開くことでより多くのCO2を取り込めることを示唆している。.
31.	楠見 健介, 高等植物の葉緑体機能と葉の分化制御機構, 九州沖縄植物学会例会, 2012.12.
32.	楠見健介, 堤彩奈, 射場厚, 色素体RNA結合タンパク質NUS1は低温ストレス下における葉緑体転写・翻訳装置の発現維持に必須である, 第53回日本植物生理学会年会, 2012.03, 葉緑体の転写・翻訳装置は、葉緑体分化初期の短期間に集中的に発現する。このプロセスは低温ストレスの影響を受けやすく、これまでイネやシロイヌナズナにおいて葉緑体の転写・翻訳装置の発現が阻害された低温感受性のクロロシス変異体が多数報告されている。このことは同時期において転写・翻訳装置の発現を低温ストレスから防御するためのメカニズムが存在する事を示すが、その実体は不明である。NUS1はイネから単離された約30kDaの色素体タンパク質である。NUS1はイネの未抽出葉で多量に蓄積するが、成熟葉では消失する。また24時間の低温処理（20°C）で蓄積が誘導され、高温処理（30°C）で抑制される。NUS1はＣ末端側の構造が、バクテリアのrRNA発現制御因子NusBのRNA結合ドメインと似ており、RNA-IP法およびゲルシフト解析により未成熟16S rRNAの5'リーダー配列と結合することが分かった。.
33.	楠見健介、廣塚祥子、熊丸敏博、射場厚, 気孔が常時開口するイネ突然変異株osslac1の解析, 日本植物学会第75回大会, 2011.09, 　イネにおいては、様々な条件で気孔開度と光合成速度の間に高い正の相関が見られる。しかしCO2の取り込みに際しては気孔抵抗と並んで葉肉抵抗も大きく、気孔が律速要因となっているかは明らかではなかった。SLAC1は、シロイヌナズナから単離されたジカルボン酸輸送タンパク質で、孔辺細胞に局在し気孔閉鎖因子として機能する。私たちはTILIING法によりイネのSLAC1オルソログ遺伝子に変異を持つ突然変異株osslac1-1を単離し、気孔と光合成への影響を調べた。osslac1-1の葉では、野生株と比較して気孔コンダクタンスが高くなり、葉面温度が低下することからSLAC1の機能抑制により気孔が開口していると考えられる。自然光条件下で光合成速度を測定したところ、osslac1-1においては野生株と比較して40%〜60%程度高くなることがわかった。これらの結果は、イネにおいては気孔が光合成の律速要因となっており、気孔を開くことでより多くのCO2を取り込めることを示す。.
34.	楠見健介、廣塚祥子、射場厚, 気孔閉口因子SLAC1を機能欠失したイネ突然変異株の単離と解析, 第52回日本植物生理学会年会, 2011.03.
35.	溝山泰徳、楠見健介、射場厚, バクテリア型RNA結合領域を持つ葉緑体タンパク質NUSの解析, 日本植物学会第74回大会, 2010.09.
36.	Kensuke Kusumi, Regulation of chloroplast biogenesis during early stages of leaf development in rice, The 6th International Symposium on Rice Fuctional Genomics , 2008.11, [URL].

所属学会名

学協会役員等への就任

学会大会・会議・シンポジウム等における役割

学術論文等の審査

海外渡航状況, 海外での教育研究歴