2025/06/09 更新

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ヤマダ　ナオタカ
山田 直隆
YAMADA NAOTAKA
所属
農学研究院 生命機能科学部門 助教
生物資源環境科学府 生命機能科学専攻（併任）
農学部 生物資源環境学科（併任）
職名
助教
連絡先
メールアドレス
電話番号
0928024720
プロフィール
新規植物生長調節物質の分子設計および既知の植物生長調節物質の作用機構の解明について研究を行っている。特に現在は、植物ホルモンなどの気孔開閉・開口のメカニズムの解明および、植物のフェニルアラニンアンモニアリアーゼ阻害物質の作用機序の解明に従事している。 教育については、生物有機化学関連の講義や学生実験を担当。
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学位

  • 博士（農学）

経歴

  • 大日本インキ化学工業株式会社　総合研究所   

    大日本インキ化学工業株式会社　総合研究所

研究テーマ・研究キーワード

  • 研究テーマ： 気孔閉鎖活性を示す植物ホルモン・植物生長調節剤と孔辺細胞K+/H アンチポーター 3 (KEA3)の関連性の解明

    研究キーワード： 孔辺細胞、植物ホルモン、植物生長調節剤、K+/H+アンチポーター、

    研究期間： 2020年4月

  • 研究テーマ： 孔辺細胞におけるガス状情報伝達物質（一酸化窒素、硫化水素）を誘導する気孔開閉誘導剤の探索と作用メカニズムの解明、および農業における応用利用に関する研究

    研究キーワード： 孔辺細胞、植物ホルモン、活性酸素、一酸化窒素、硫化水素

    研究期間： 2018年4月

  • 研究テーマ： タンパク質構造情報を基にしたカイコ農薬代謝酵素（グつタチオン転移酵素・硫酸転移酵素）の機能解明

    研究キーワード： カイコ、タンパク質構造、グつタチオン転移酵素、硫酸転移酵素、

    研究期間： 2012年4月 - 2023年3月

論文

  • Chloroplast K<SUP>+</SUP>/H<SUP>+</SUP> EXCHANGE ANTIPORTER 3 modulates abscisic acid-induced reactive oxygen species generation in guard cells 査読 国際誌

    @山田　直隆, @遠城　道雄, @園池公毅, @島崎　研一郎, @岩井　純夫

    PHYSIOLOGIA PLANTARUM   3 ( 5 )   2024年1月   （ ISSN:0031-9317 eISSN:1399-3054 ）

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：Physiologia Plantarum  

    Reactive oxygen species (ROS) are important signaling molecules in stomatal closure. In a previous report, we demonstrated that ROS generated through photosynthetic electron transport (PET) act as signaling molecules in abscisic acid (ABA)-induced stomatal closure. However, the mechanism by which ABA induces ROS generation through PET remains unclear. Here, we assessed the possibility that chloroplast K+/H+ EXCHANGE ANTIPORTER 3 (KEA3) functions in ABA-induced ROS generation in guard cells, resulting in stomatal closure. KEA3 localizes to a thylakoid membrane and allows proton efflux from the thylakoid lumen by K+/H+ antiport, regulating photosynthesis by proton motive force. KEA3 loss-of-function mutants (kea3-1 and kea3-2) were impaired in ABA-induced ROS generation of guard cells and stomatal closure. The small molecule electroneutral K+/H+ antiporter nigericin induced ROS
    generation in guard cells and stomatal closures in the kea3 mutants. This study demonstrates that KEA3 is an important factor for ABA-induced ROS generation in guard cells and stomatal closure

    DOI： 10.1111/ppl.14136

    Web of Science

    Scopus

    その他リンク： https://doi.org/10.1002/pld3.137

    リポジトリ公開URL： https://hdl.handle.net/2324/7348020

  • Characterization of glutathione-specific gamma glutamyl cyclotransferase (ChaC) in <i>Bombyx mori</i> 査読 国際誌

    Afrin, W; Yamada, N; Furuya, S; Yamamoto, K

    ARCHIVES OF INSECT BIOCHEMISTRY AND PHYSIOLOGY   114 ( 1 )   e22027   2023年4月   （ ISSN:0739-4462 eISSN:1520-6327 ）

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：Archives of Insect Biochemistry and Physiology  

    Glutathione (GSH) contributes to redox maintenance and detoxification of various xenobiotic and endogenous substances. γ-glutamyl cyclotransferase (ChaC) is involved in GSH degradation. However, the molecular mechanism underlying GSH degradation in silkworms (Bombyx mori) remains unknown. Silkworms are lepidopteran insects that are considered to be an agricultural pest model. We aimed to examine the metabolic mechanism underlying GSH degradation mediated by B. mori ChaC and successfully identified a novel ChaC gene in silkworms (herein, bmChaC). The amino acid sequence and phylogenetic tree revealed that bmChaC was closely related to mammalian ChaC2. We overexpressed recombinant bmChaC in Escherichia coli, and the purified bmChaC showed specific activity toward GSH. Additionally, we examined the degradation of GSH to 5-oxoproline and cysteinyl glycine via liquid chromatography–tandem mass spectrometry. Quantitative real-time polymerase chain reaction revealed that bmChaC mRNA expression was observed in various tissues. Our results suggest that bmChaC participates in tissue protection via GSH homeostasis. This study provides new insights into the activities of ChaC and the underlying molecular mechanisms that can aid the development of insecticides to control agricultural pests.

    DOI： 10.1002/arch.22027

    Web of Science

    Scopus

    PubMed

  • Investigation of the active site of an unclassified glutathione transferase in Bombyx mori by alanine scanning 査読 国際誌

    @Kohji Yamamoto,# Misuzu Yamaguchi and @Naotaka Yamada

    Journal of Pesticide Science   45 ( 4 )   238 - 240   2020年10月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    Glutathione transferase (GST) is an important class of detoxification enzymes that are vital for defense against various xenobiotics and cellular oxidative stress. Previously, we had reported an unclassified glutathione transferase 2 in Bombyx mori (bmGSTu2) to be responsible for detoxifying diazinon. In this study, we aimed to identify the amino acid residues that constitute a hydrogen-bonding network important for GST activity. Site-directed mutagenesis of bmGSTu2 suggested that residues Asn102, Pro162, and Ser166 contribute to its catalytic activity

    DOI： https://doi.org/10.1584/jpestics.D20-036

    その他リンク： https://doi.org/10.1002/pld3.137

  • An omega‐class glutathione S‐transferase in the brown planthopper Nilaparvata lugens exhibits glutathione transferase and dehydroascorbate reductase activities 査読 国際誌

    #Fumiko Saruta, @Naotaka Yamada, @Kohji Yamamoto

    Arch Insect Biochem. Physiol.   2019年7月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    A complementary DNA that encodes an omega‐class glutathione S‐transferase (GST) of the brown planthopper, Nilaparvata lugens (nlGSTO), was isolated by reverse transcriptase polymerase chain reaction. A recombinant protein (nlGSTO) was obtained via overexpression in the Escherichia
    coli cells and purified. nlGSTO catalyzes the biotransformation of glutathione with 1‐chloro‐2,4‐dinitrobenzene, a general substrate for GST, as well as with dehydroascorbate to synthesize ascorbate. Mutation experiments revealed that putative substrate‐binding sites, including Phe28, Cys29, Phe30, Arg176, and Lue225, were important for glutathione transferase and dehydroascorbate reductase activities. As ascorbate is a reducing agent, nlGSTO may participate in antioxidant resistance

    DOI： 10.1002/arch.21599

  • Guard cell photosynthesis is crucial in abscisic acid-induced stomatal closure 査読 国際誌

    @岩井　純夫, 緒方　翔, @山田　直隆, @遠城　道雄, @園池公毅, @島崎　研一郎

    Plant Direct   3 ( 5 )   2019年5月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    Reactive oxygen species (ROS) are ubiquitous signaling molecules involved in diverse physiological processes, including stomatal closure. Photosynthetic electron transport (PET) is the main source of ROS generation in plants, but whether it functions in guard cell signaling remains unclear. Here, we assessed whether PET functions in abscisic acid (ABA) signaling in guard cells. ABA-elicited ROS were localized to guard cell chloroplasts in Arabidopsis thaliana, Commelina benghalensis, and Vicia faba in the light and abolished by the PET inhibitors 3-(3, 4-dichlorophenyl)-1, 1-dimethylurea and 2, 5-dibromo-3-methyl-6-isopropyl-p-benzoquinone. These inhibitors reduced ABA-induced stomatal closure in all three species, as well as in the NADPH oxidase-lacking mutant atrboh D/F. However, an NADPH oxidase inhibitor did not fully eliminate ABA-induced ROS in the chloroplasts, and ABA-induced ROS were still observed in the guard cell chloroplasts of atrboh D/F. This study demonstrates that ROS generated through PET act as signaling molecules in ABA-induced stomatal closure and that this occurs in concert with ROS derived through NADPH oxidase.

    DOI： 10.1002/pld3.137

    その他リンク： https://doi.org/10.1002/pld3.137

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講演・口頭発表等

  • サリチル酸の気孔閉鎖誘導におけるシグナル伝達物質としての硫化水素

    @山田直隆1，#新北 大樹，岩井 純夫,

    日本農芸化学会2020年度大会（福岡）  2020年3月 

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    開催年月日： 2020年3月

    記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

    開催地：九州大学（福岡市）   国名：日本国  

    Role of hydrogen sulfide as a signaling material in induction of stomata closure of salicylic acid. Naotaka Yamada, Daiki Shinboku, Sumio Iwai. The 2021 Meeting of the Japan Society for Bioscience, Biotechnology and Agrochemistry.

  • 担子菌酵母フェニルアラニンアンモニアリアーゼと阻害剤Z302との相互作用に関する熱力学的解析と結晶構造解析

    @中島崇1，@山田直隆，#吉村昂大，@YAO Min，@沼田倫征，@石野良純

    日本農芸化学会大会 2020  2020年3月 

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    開催年月日： 2020年3月

    記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

    開催地：九州大学　伊都キャンパス   国名：日本国  

  • ABAアゴニストQuinabactinをリード化合物とした抗ABA活性物質の探索

    ＃高杉航平，＃福崎悠史郎，＠山田直隆

    日本農薬学会第45回大会  2020年3月 

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    開催年月日： 2020年3月

    記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

    開催地：大阪府立大学（堺市）   国名：日本国  

    アブシジン酸（ABA)受容体のPYL2をターゲットしたABAアゴニストであるQuinabactinの構造改変により新規非ABA構造のアンタゴニストの創製を目指した。Quinabactinのメチルベンジルスルホニルアミド構造の4-methylphenyl部位を2-naphtyl基や2-methyl-1,4-benzodioxane基に置き換えた化合物は、ASAのレタス種子発芽やソラマメ気孔閉鎖活性を抑制し抗ABA活性すことを見出した。

  • 担子菌酵母および植物由来フェニルアラニンアンモニアリアーゼの特異的阻害剤Z302を利用した生化学的解析と結晶構造解析

    @中島崇1，#吉村昂大，#冨高大暉，@山田直隆，@石野良純

    日本農芸化学会2019年度西日本・中四国支部合同大会  2019年11月 

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    開催年月日： 2019年11月

    記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

    開催地：琉球大学（西原町）   国名：日本国  

    フェニルアラニンアンモニアリアーゼ（PAL）不可逆阻害剤のZ302の作用機構を明らかにするため、Rhodosporidium toruloidesの組み換えPAL（RtPAL）を調製し、示差走査熱量測定を検討し、Z302存在下ではRtPAL のTmが高温側にシフトすることを見出した。以上、Z302はRtPALに共有結合的に結合している可能性が示唆された。

  • サリチル酸による孔辺閉鎖誘導時の孔辺細胞内H2S、NOおよびH2O2量変化

    @山田直隆1，#新北 大樹，岩井 純夫,

    日本農芸化学会2019年度西日本・中四国支部合同大会  2019年11月 

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    開催年月日： 2019年11月

    記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

    開催地：琉球大学（西原町）   国名：日本国  

    サリチル酸による孔辺閉鎖誘導のシグナル因子としてのH2S、NOおよびH2O2の働きをを調べるため、これら物質の孔辺細胞内の変化量を調べた。その結果、いずれの因子ともサリチル酸処理により処理前の2時程度まで発生亢進されることを明らかとした。しかし、これらの因子の増加は、一時的でどれぞれのピークはH2O2は、処理後5分、H2SおよびNOでは処理後60分であり、それぞれの因子の関係を推定できる結果が得られた。

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所属学協会

  • 日本農芸化学会

  • 植物化学調節学会

  • 日本農薬学会

委員歴

  • 日本農薬学会   農薬学会編集委員   国内

    2021年4月 - 2025年3月   

  • 日本農薬学会   農薬学会編集委員   国内

    2017年4月 - 2021年3月   

  • 日本農芸化学会   西日本支部幹事   国内

    2009年4月 - 2011年3月   

  • 日本農芸化学会   西日本支部幹事   国内

    2007年4月 - 2009年3月   

  • 日本農薬学会   農薬バイオサイエンス研究会委員   国内

    2007年4月 - 2009年3月   

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学術貢献活動

  • 座長（Chairmanship）

    日本農芸化学会２０２０年度福岡大会  （ 九州大学 ） 2020年3月

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    種別：大会・シンポジウム等 

  • 福岡大会実行委員

    日本農芸化学会２０２０年度福岡大会  （ 九州大学 ） 2020年3月

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    種別：大会・シンポジウム等 

  • 学術論文等の審査

    役割：査読

    2020年

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    種別：査読等 

    外国語雑誌　査読論文数：1

  • 座長（Chairmanship）

    日本農薬学会第45回大会  （ 大阪府立大学 ） 2019年3月

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    種別：大会・シンポジウム等 

  • 座長（Chairmanship）

    日本農芸化学会2018年度西日本支部大会  （ 崇城大学 ） 2018年9月

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    種別：大会・シンポジウム等 

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共同研究・競争的資金等の研究課題

  • 文部科学省・日本学術振興会科学研究費「基盤研究B」 窒素固定菌の新規な炭素源獲得戦略としての異種微生物間共生型窒素固定の解明

    2021年4月 - 2025年3月

    鹿児島大学 

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    担当区分：研究分担者 

    窒素は、リンやカリウムとともに植物生産において欠くことのできない重要な肥料成分であり、窒素を肥料として利用するためには、大気中の窒素（N2）を固定化してアンモニアを合成する必要がある。アンモニアの製造は、100年前に開発されたハーバー・ボッシュ法が現在も工業的合成法として唯一の方法であり、大量の石油や天然ガスを消費してアンモニアを製造している。本研究課題では窒素固定菌による生物的窒素固定法、特にマメ科植物と共生型の窒素固定を行う根粒菌の活用に着目し、生物的窒素固定の開発を目指す。代表者らの境らは既に刈草堆積物から分離したセルロースを炭素（エネルギー）源として窒素固定可能な複数の微生物種で構成された集団（コンソーシア）を見出している。本研究ではこの異種微生物間共生型窒素固定菌それぞれの生態を明らかとし、共生に必要な代謝物質のメタボローム解析を行うことで、これまで知られていない生態型をもつ窒素固定菌群の構造・機能・生態を明らかとし安定化した生物的窒素固定法を開発する。本研究成果は、土壌生態系における窒素供給システムに関する新たな知見を提供し、未利用の植物系バイオマス（セルロース）や植物内生窒素固定菌を活用した土壌への窒素供給技術に資する研究成果を提供すると思われる。

  • 窒素固定菌の新規な炭素源獲得戦略としての異種微生物間共生型窒素固定の解明

    研究課題/領域番号：23K21170  2021年4月 - 2025年3月

    科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    境 雅夫, 山田 直隆, 池永 誠

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    資金種別：科研費

    本研究では「窒素固定菌の新規な炭素源獲得戦略としての異種微生物間共生型窒素固定システムの解明と利用」に関する研究を目的とする。これまで、土壌生態系における窒素固定菌は、大きく2つの生態型が推定されてきた。①土壌中で自由生活をする単生型の窒素固定菌、②植物との共生生活（緩やかな共生を含む）をする共生型の窒素固定菌、の2つの生態型である。この従来の生態型に加えて、窒素固定菌の炭素源獲得戦略の違いに基づき、新たに③セルロースを分解する嫌気性細菌と共生的に生活する「異種微生物間共生型の窒素固定菌」による新規な窒素固定システムの存在を明らかにし、その構造・機能・生態を解明する。

    CiNii Research

  • 窒素固定菌の新規な炭素源獲得戦略としての異種微生物間共生型窒素固定の解明

    研究課題/領域番号：21H02108  2021年 - 2024年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

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    担当区分：研究分担者  資金種別：科研費

  • 文部科学省・日本学術振興会科学研究費「挑戦的研究（萌芽）」 Ｘ線結晶構造解析による新規農薬デザイン

    2017年4月 - 2020年3月

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    担当区分：研究代表者 

    最近、研究代表者によって鱗翅目昆虫のモデルであるカイコより発見された農薬・有機リン剤（ダイアジノン）を殺虫活性のないグルタチオン抱合体へ代謝する酵素（Glutathione S-Transferase Unclassified 2: GSTU2）が、コナガやハスモンヨトウ等の鱗翅目害虫に特異的に存在することを解明しており、本酵素の立体構造や発現機構など未だ解明されていない分子レベルでの特徴を明らかにすることを目的としている。そのため、X線結晶構造を基礎とした本酵素阻害剤の創製、並びに農薬耐性ならびに感受性昆虫間における本酵素発現量ならびにダイアジノン代謝物質量の差異解析、を計画している。Ｘ線結晶構造解析による新規な農薬を創製するための研究基盤を確立する。

  • サリチル酸気孔閉鎖作用における硫化水素のシグナル伝達物質としての機能解明

    研究課題/領域番号：17K07698  2017年 - 2019年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(C)

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    担当区分：研究代表者  資金種別：科研費

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教育活動概要

  • 農学部では、　応用生物科学コース・応用生命化学分野の農薬化学Ⅰ（１単位）の農薬化学II（１単位）生物解析・機器分析法Ⅱ （1単位；オムニバス）、物理化学実験（１単位　分担）応用生命化学実験（有機分析・有機合成；1.5単位　分担）、応用生命化学発展実験（5単位　分担）科学英語（1単位　分担）を担当
    生物資源環境科学府では、生命機能化学専攻・生物機能分子化学（2単位；分担）、生物機能分子化学プロジェクト演習（2単位；分担）を担当

担当授業科目

  • 農薬化学Ⅱ

    2023年12月 - 2024年2月   冬学期

  • 生物機能分子化学演習第一

    2023年10月 - 2024年3月   後期

  • 物理化学実験

    2023年10月 - 2024年3月   後期

  • 農薬化学Ⅰ

    2023年10月 - 2023年12月   秋学期

  • 生物解析・機器分析法II

    2023年6月 - 2023年8月   夏学期

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FD参加状況

  • 2024年3月   役割：参加   名称：有体物管理センターの業務および成果有体物収入の配分率の変更について

    主催組織：全学

  • 2023年11月   役割：参加   名称：農学研究院FD：遺伝子組換え実験の安全管理について

    主催組織：部局

  • 2023年9月   役割：参加   名称：M2Bシステムの使い方　～Moodleのバージョンアップによる変更点を中心に紹介します～

    主催組織：全学

  • 2022年3月   役割：参加   名称：農学研究院FD：国費特別プログラム「未来の農を描くビジョンデザイン実践プログラム」実施に向けて

    主催組織：部局

  • 2021年11月   役割：参加   名称：農学研究院FD「人を対象とする生命科学・医学系研究に関する倫理指針」について

    主催組織：部局

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他大学・他機関等の客員・兼任・非常勤講師等

  • 2023年  東海大学・大学院農学研究科  区分:非常勤講師  国内外の区分:国内 

    学期、曜日時限または期間：集中（３月４日～7日）

  • 2023年  福岡農業高校　専攻科  区分:非常勤講師  国内外の区分:国内 

    学期、曜日時限または期間：前期・後期　　月曜日１時限

  • 2022年  福岡農業高校　専攻科  区分:非常勤講師  国内外の区分:国内 

    学期、曜日時限または期間：前期・後期　　月曜日１時限

  • 2022年  東海大学・大学院農学研究科  区分:非常勤講師  国内外の区分:国内 

    学期、曜日時限または期間：集中（３月６日～９日）

  • 2021年  東海大学・大学院農学研究科  区分:非常勤講師  国内外の区分:国内 

    学期、曜日時限または期間：集中（３月7日～10日）

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社会貢献活動

  • 卒業研究　「廃竹に含まれるフェニルプロパノイド物質の測定」における実験指導

    福岡農業高校　専攻科　食品工学科　微生物工学科  2012年12月

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    対象：幼稚園以下,　小学生,　中学生,　高校生

    種別：セミナー・ワークショップ

  • 卒業研究「Lactobacillus sp. FJAS 201 の農薬減少高価」における実験指導

    福岡農業高校　専攻科　食品工学科　微生物工学科  2007年11月

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    対象：幼稚園以下,　小学生,　中学生,　高校生

    種別：セミナー・ワークショップ

  • 卒業研究「Lactobacillus の農薬分解」における実験指導

    福岡農業高校　専攻科　食品工学科　微生物工学科  2006年12月

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    対象：幼稚園以下,　小学生,　中学生,　高校生

    種別：その他

海外渡航歴

  • 2003年10月 - 2004年9月

    滞在国名1：ドイツ連邦共和国   滞在機関名1：Johann Wolfgang Goethe-Universitat

学内運営に関わる各種委員・役職等

  • 2021年4月 - 2024年3月   研究院 農学研究院安全・衛生部会　委員