藤野　介延 (フジノ　カイエン)

北方生物圏フィールド科学センター特任教授
Last Updated :2025/07/05

■研究者基本情報

学位

  • 農学修士
  • 博士（農学）, 北海道大学

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J-Global ID

研究キーワード

  • 作物生理学
  • Crop Physiology

研究分野

  • 環境・農学, ランドスケープ科学
  • 環境・農学, 環境農学

担当教育組織

■研究活動情報

受賞

  • 2010年03月, 日本育種学会, 日本育種学会論文賞　　　　　　　　　　　　　　　
    A major QTL, qPDH1, is commonly involved in shattering resistance of soybean cultivars.

論文

  • Anther transcriptomes in cold-tolerant rice cultivars tend to show insensitive responses
    Koichi Yamamori, Seiya Ishiguro, Kei Ogasawara, Kayyis Muayadah Lubba, Kaien Fujino, Kazumitsu Onishi, Yutaka Sato, Yuji Kishima
    Plant Stress, 100700, 100700, Elsevier BV, 2025年01月, ［査読有り］
    研究論文（学術雑誌）
  • VIP1 and its close homologs confer mechanical stress tolerance in Arabidopsis leaves.
    Hyuk Sung Yoon, Kaien Fujino, Shenkui Liu, Tetsuo Takano, Daisuke Tsugama
    Plant physiology and biochemistry : PPB, 215, 109021, 109021, 2024年08月06日, ［査読有り］, ［国際誌］
    英語, 研究論文（学術雑誌）, VIP1, an Arabidopsis thaliana basic leucine zipper transcription factor, and its close homologs are imported from the cytoplasm to the nucleus when cells are exposed to mechanical stress. They bind to AGCTG (G/T) and regulate mechanical stress responses in roots. However, their role in leaves is unclear. To clarify this, mutant lines (QM1 and QM2) that lack the functions of VIP1 and its close homologs (bZIP29, bZIP30 and PosF21) were generated. Brushing more severely damaged QM1 and QM2 leaves than wild-type leaves. Genes regulating stress responses and cell wall properties were downregulated in brushed QM2 leaves and upregulated in brushed VIP1-GFP-overexpressing (VIP1-GFPox) leaves compared to wild-type leaves in a transcriptome analysis. The VIP1-binding sequence AGCTG (G/T) was enriched in the promoters of genes downregulated in brushed QM2 leaves compared to wild-type leaves and in those upregulated in brushed VIP1-GFPox leaves. Calmodulin-binding transcription activators (CAMTAs) are known regulators of mechanical stress responses, and the CAMTA-binding sequence CGCGT was enriched in the promoters of genes upregulated in the brushed QM2 leaves and in those downregulated in the brushed VIP1-GFPox leaves. These findings suggest that VIP1 and its homologs upregulate genes via AGCTG (G/T) and influence CAMTA-dependent gene expression to enhance mechanical stress tolerance in leaves.
  • Characterizing the role of PP2A B'' family subunits in mechanical stress response and plant development through calcium and ABA signaling in Arabidopsis thaliana.
    Hyuk Sung Yoon, Kaien Fujino, Shenkui Liu, Tetsuo Takano, Daisuke Tsugama
    PloS one, 19, 11, e0313590, 2024年, ［査読有り］, ［国際誌］
    英語, 研究論文（学術雑誌）, Protein phosphatase 2AB'' (PP2A B'') family subunits have calcium-binding EF-hand motifs, facilitating interaction with PP2A substrates. In Arabidopsis thaliana, the PP2A B'' family subunits consist of six members, AtB''α-ε and FASS. These subunits can interact with a basic leucine zipper transcription factor, VIP1, and its close homologs. Mechanical stress triggers PP2A-mediated dephosphorylation of VIP1 and its close homologs, leading to nuclear localization and gene upregulation to alleviate touch-induced root bending and leaf damage. However, the physiological roles of PP2A B'' family subunits in the mechanical stress response in Arabidopsis remain unclear. This study aims to characterize such roles. A quadruple knockout mutant with T-DNA insertions in AtB''α, AtB''β, AtB''γ, and AtB''δ was generated. atb''αβγδ mutants exhibited no significant damage upon brushing or touch-induced root bending compared to the wild type. Transcriptome analysis showed a significant decrease in the expression of CYP707A3, a gene potentially targeted by VIP1 that regulates abscisic acid (ABA) catabolism, in the atb''αβγδ mutant compared to wild type leaves. However, other genes, including XTH23, EXLA1, and CYP707A1, also VIP1 targets, exhibited similar induction in both brushed atb''αβγδ mutants and wild type leaves. We observed an enrichment of the CAMTA motif, CGCG(C/T) in the promoters of genes showing downregulated expression levels in brushed atb''αβγδ leaves compared to brushed wild type leaves. These findings suggest that PP2A B'' family subunits exhibit functional redundancy in the VIP1-dependent pathway but influence CAMTA-dependent gene expression under mechanical stress. Under calcium-deficient and ABA-supplemented conditions, growth of atb''αβγδ seedlings was retarded when compared to wild type and single knockout mutants, atb''γ and atb''δ, indicating a crucial role in plant development by modulating calcium or ABA signaling.
  • Transcriptomic Analyses Reveal the Role of Cytokinin and the Nodal Stem in Microtuber Sprouting in Potato (Solanum tuberosum L.).
    Xia Zhang, Kaien Fujino, Hanako Shimura
    International journal of molecular sciences, 24, 24, 2023年12月15日, ［査読有り］, ［責任著者］, ［国際誌］
    英語, 研究論文（学術雑誌）, In potatoes, tuber secondary growth, especially sprouting, deforms the tubers and severely lowers their commercial value. Tuber sprouting is induced by signal substances, such as gibberellin (GA), which are transported to the tuber from the plant body. The molecular mechanism underlying GA-induced sprouting remains ambiguous. Here, we tried to recreate tuber secondary growth using in vitro stemmed microtubers (MTs) (with the nodal stem attached) and MT halves (with the nodal stem entirely removed). Our experiments showed that GA alone could initiate the sprouting of stemmed microtubers; however, GA failed to initiate MT halves unless 6-benzyladenine, a synthetic cytokinin CK, was co-applied. Here, we analyzed the transcriptional profiles of sprouting buds using these in vitro MTs. RNA-seq analysis revealed a downregulation of cytokinin-activated signaling but an upregulation of the "Zeatin biosynthesis" pathway, as shown by increased expression of CYP735A, CISZOG, and UGT85A1 in sprouting buds; additionally, the upregulation of genes, such as IAA15, IAA22, and SAUR50, associated with auxin-activated signaling and one abscisic acid (ABA) negative regulator, PLY4, plays a vital role during sprouting growth. Our findings indicate that the role of the nodal stem is synonymous with CK in sprouting growth, suggesting that CK signaling and homeostasis are critical to supporting GA-induced sprouting. To effectively control tuber sprouting, more effort is required to be devoted to these critical genes.
  • Metagenomic Analyses of Viruses in the Orchid Mycorrhizal Interaction Using Improved Assemble Tools
    Kota Kambara, Hanako Shimura, Kaien Fujino, Chikara Masuta
    Methods in Molecular Biology, 67, 81, Springer US, 2023年12月08日
    論文集(書籍)内論文
  • Construction of a de novo assembly pipeline using multiple transcriptome data sets from Cypripedium macranthos (Orchidaceae)
    Kota Kambara, Kaien Fujino, Hanako Shimura
    PLOS ONE, 2023年06月06日, ［査読有り］
    研究論文（学術雑誌）
  • Biological Activity of Anti-bolting Compound, alpha-(7Z,10Z,13Z)-hexadeca-7,10,13-trienoic Acid Monoglyceride to Reduce the Endogenous Amount of Gibberellins
    Tsuyoshi Ogihara, Shunpei Shikama, Akihisa Ishii, Syotaro Hirota, Junichi Kashiwagi, Kaien Fujino, Yuki Mitsui, Takafumi Shimizu, Mitsunori Seo, Naoki Kitaoka, Yasunori Koda, Hideyuki Matsuura
    JOURNAL OF PLANT GROWTH REGULATION, 2023年04月, ［査読有り］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Functional characterization and vacuolar localization of fructan exohydrolase derived from onion (Allium cepa)
    Satoshi Oku, Keiji Ueno, Yukiko Sawazaki, Tomoo Maeda, Yutaka Jitsuyama, Takashi Suzuki, Shuichi Onodera, Kaien Fujino, Hanako Shimura
    Journal of Experimental Botany, 73, 14, 4908, 4922, Oxford University Press (OUP), 2022年08月11日, ［査読有り］
    研究論文（学術雑誌）, Abstract

    Fructans such as inulin and levan accumulate in certain taxonomic groups of plants and are a reserve carbohydrate alternative to starch. Onion (Allium cepa L.) is a typical plant species that accumulates fructans, and it synthesizes inulin-type and inulin neoseries-type fructans in the bulb. Although genes for fructan biosynthesis in onion have been identified so far, no genes for fructan degradation had been found. In this study, phylogenetic analysis predicted that we isolated a putative vacuolar invertase gene (AcpVI1), but our functional analyses demonstrated that it encoded a fructan 1-exohydrolase (1-FEH) instead. Assessments of recombinant proteins and purified native protein showed that the protein had 1-FEH activity, hydrolyzing the β-(2,1)-fructosyl linkage in inulin-type fructans. Interestingly, AcpVI1 had an amino acid sequence close to those of vacuolar invertases and fructosyltransferases, unlike all other FEHs previously found in plants. We showed that AcpVI1 was localized in the vacuole, as are onion fructosyltransferases Ac1-SST and Ac6G-FFT. These results indicate that fructan-synthesizing and -degrading enzymes are both localized in the vacuole. In contrast to previously reported FEHs, our data suggest that onion 1-FEH evolved from a vacuolar invertase and not from a cell wall invertase. This demonstrates that classic phylogenetic analysis on its own is insufficient to discriminate between invertases and FEHs, highlighting the importance of functional markers in the nearby active site residues.
  • The plant nuclear lamina proteins NMCP1 and NMCP2 form a filamentous network with lateral filament associations.
    Kiyoshi Masuda, Riku Hikida, Kaien Fujino
    Journal of experimental botany, 72, 18, 6190, 6204, 2021年09月30日, ［査読有り］, ［責任著者］, ［国際誌］
    英語, 研究論文（学術雑誌）, Plant genomes lack genes encoding intermediate filament proteins, including lamins; however, functional lamin analogues are presumed to exist in plants. Plant-specific coiled-coil proteins, that is, nuclear matrix constituent proteins (NMCPs), are the most likely candidates as the structural elements of the nuclear lamina because they exhibit a lamin-like domain arrangement. They are exclusively localized at the nuclear periphery and have functions that are analogous to those of lamins. However, their assembly into filamentous polymers has not yet been confirmed. In this study, we examined the higher-order structure of NMCP1 and NMCP2 in Apium graveolens cells by using stimulated emission depletion microscopy combined with immunofluorescence cell labelling. Our analyses revealed that NMCP1 and NMCP2 form intricate filamentous networks, which include thick segments consisting of filament bundles, forming a dense filamentous layer extending across the nuclear periphery. Furthermore, the outermost chromatin distribution was found to be in the nucleoplasm-facing region of the nuclear lamina. Recombinant Daucus carota NMCP1 with a His-tag produced in Escherichia coli refolded into dimers and self-assembled into filaments and filament bundles. These results suggest that NMCP1 and NMCP2 organize into the nuclear lamina by forming a filamentous network with filament bundles that localize at the nuclear periphery.
  • Revision of the relationship between anther morphology and pollen sterility by cold stress at the booting stage in rice.
    Koichi Yamamori, Kei Ogasawara, Seiya Ishiguro, Yohei Koide, Itsuro Takamure, Kaien Fujino, Yutaka Sato, Yuji Kishima
    Annals of botany, 128, 5, 559, 575, 2021年09月07日, ［査読有り］, ［国際誌］
    英語, 研究論文（学術雑誌）, BACKGROUND AND AIMS: Cold stress in rice (Oryza sativa) plants at the reproductive stage prevents normal anther development and causes pollen sterility. Tapetum hypertrophy in anthers has been associated with pollen sterility in response to cold at the booting stage. Here, we re-examined whether the relationships between anther abnormality and pollen sterility caused by cold stress at the booting stage in rice can be explained by a monovalent factor such as tapetum hypertrophy. METHODS: After exposing plants to a 4-d cold treatment at the booting stage, we collected and processed anthers for transverse sectioning immediately and at the flowering stage. We anatomically evaluated the effect of cold treatment on anther internal morphologies, pollen fertilities and pollen numbers in the 13 cultivars with various cold sensitivities. KEY RESULTS: We observed four types of morphological anther abnormalities at each stage. Pollen sterility was positively correlated with the frequency of undeveloped locules, but not with tapetum hypertrophy as commonly believed. In cold-sensitive cultivars grown at low temperatures, pollen sterility was more frequent than anther morphological abnormalities, and some lines showed remarkably high pollen sterility without any anther morphological alterations. Most morphological anomalies occurred only in specific areas within large and small locules. Anther length tended to shorten in response to cold treatment and was positively correlated with pollen number. One cultivar showed a considerably reduced pollen number, but fertile pollen grains under cold stress. We propose three possible relationships to explain anther structure and pollen sterility and reduction due to cold stress. CONCLUSIONS: The pollen sterility caused by cold stress at the booting stage was correlated with the frequency of entire locule-related abnormalities, which might represent a phenotypic consequence, but not a direct cause of pollen abortion. Multivalent factors might underlie the complicated relationships between anther abnormality and pollen sterility in rice.
  • NDR/LATS-family protein kinase genes are indispensable for embryogenesis in Arabidopsis.
    Hyuk Sung Yoon, Kaien Fujino, Shenkui Liu, Tetsuo Takano, Daisuke Tsugama
    FEBS open bio, 11, 9, 2600, 2606, 2021年09月, ［査読有り］, ［国際誌］
    英語, 研究論文（学術雑誌）, NDR/LATS-family protein kinases are conserved among eukaryotes. These protein kinases in yeast and animals phosphorylate specific targets and regulate the cell cycle. Arabidopsis thaliana has eight NDR/LATS-family protein kinase genes (NDR1-8), of which NDR2, NDR4, and NDR5 are involved in regulating pollen development. However, the functions of the other NDR/LATS-family protein kinase genes in plants are unclear. Here, we show that three putative phosphorylation sites of an Arabidopsis basic leucine zipper transcription factor, VIP1, correspond to NDR/LATS-family protein kinase phosphorylation motifs and that two of these three sites are phosphorylated by NDR2, NDR3, or NDR8 in vitro. Expression of NDR1-8 was detected in various tissues. An NDR4 NDR6 NDR7 NDR8 quadruple mutation caused embryonic lethality These results suggest that different NDR/LATS-family protein kinases in plants have distinct physiological roles.
  • The B″-family subunits of protein phosphatase 2A are necessary for in-vitro dephosphorylation of the Arabidopsis mechanosensory transcription factor VIP1.
    Hyuk Sung Yoon, Kaien Fujino, Shenkui Liu, Tetsuo Takano, Daisuke Tsugama
    Biochemical and biophysical research communications, 534, 353, 358, 2021年01月01日, ［査読有り］, ［国際誌］
    英語, 研究論文（学術雑誌）, Protein phosphatase 2A (PP2A) B″-family subunits have Ca2+-binding EF-hand motifs and can bind PP2A substrates. Arabidopsis thaliana PP2A B″-family subunits are encoded by six genes, and bind a transcription factor, VIP1. VIP1 is dephosphorylated and nuclear-localized by hypo-osmotic stress. However, whether PP2A B″-family subunits mediate the VIP1 dephosphorylation is unclear. Here, we show by yeast two-hybrid and in vitro pull down assays that Arabidopsis PP2A B″-family subunits bind Arabidopsis PP2A A (scaffold) subunits. We also show that VIP1 dephosphorylation in vitro can be induced by a PP2A B″-family subunit.
  • A GDSL-type esterase/lipase gene, GELP77, is necessary for pollen dissociation and fertility in Arabidopsis.
    Daisuke Tsugama, Kaien Fujino, Shenkui Liu, Tetsuo Takano
    Biochemical and biophysical research communications, 526, 4, 1036, 1041, 2020年04月15日, ［査読有り］, ［国際誌］
    英語, 研究論文（学術雑誌）, Pollen wall characteristics are dramatically changed during pollen maturation. Many genes have been identified as regulators of such changes in pollen wall characteristics, but mechanisms of such changes have not been completely understood. Here, a GDSL-type esterase/lipase gene, GELP77, is shown to regulate such changes in Arabidopsis thaliana. GELP77-deficient (gelp77) plants exhibited male sterility, and this phenotype was suppressed by introduction of a GELP77 genomic fragment. Mature pollen grains of wild-type Arabidopsis plants have an organized reticulate surface structure and are dissociated from each other. In contrast, pollen grains of gelp77 lacked such a structure and were shrunken and stuck to each other. Nuclei were not detectable in gelp77 microspores at a putative uninucleate stage, suggesting that GELP77 is required as early as this stage. In plants that have the GELP77 promoter-GELP77-GFP transgene, the GELP77-GFP fusion protein was detected in microspores, tapetal cells and middle layer cells in anthers at post-meiotic stages, whereas not anthers at pre-meiotic stages. Analysis of amino acid sequences suggests that GELP77 is phylogenetically distant from the other 104 GDSL-type esterase/lipase genes in Arabidopsis and that GELP77 orthologs are present in various plant species. Together, these results indicate that GELP77 regulates pollen wall characteristics in Arabidopsis.
  • A putative AGAMOUS ortholog is a candidate for the gene determining ease of dehulling in Tartary buckwheat (Fagopyrum tataricum).
    Yuka Fukuie, Hana Shimoyama, Toshikazu Morishita, Daisuke Tsugama, Kaien Fujino
    Planta, 251, 4, 85, 85, 2020年03月20日, ［査読有り］, ［責任著者］, ［国際誌］
    英語, 研究論文（学術雑誌）, MAIN CONCLUSION: Tartary buckwheat rice-type cultivars, which allow easy dehulling, lacked periclinal cell divisions that proceed underneath the epidermis in the proximity of ovary midribs in non-rice-type cultivars. The easy dehulling in these cultivars was associated with a G→A substitution in an AGAMOUS ortholog. Ease of dehulling in Tartary buckwheat (Fagopyrum tataricum) can affect the quality of its products. Tartary buckwheat cultivars that allow easy dehulling are called rice-type cultivars. The rice and non-rice hull types are determined by a single gene, but this gene is unclear. Here, we show that cells underneath the epidermis in the proximity of ovary midribs undergo periclinal cell divisions in non-rice-type cultivars but do not in a rice-type cultivar. The cells that arose from the periclinal cell divisions later underwent lignification, which should increase mechanical strength of hulls. In RNA sequencing, a partial mRNA of an AGAMOUS ortholog in Tartary buckwheat (FtAG) was found to be absent in the rice-type cultivar. Cloning of this gene revealed that this is a 42-bp deletion due to a G→A substitution at a splice acceptor site in the FtAG genomic region. In F2 progeny derived from a cross between non-rice-type and rice-type cultivars, all the rice-type plants exhibited the homozygous A/A allele at this site, whereas all the Tartary-type plants exhibited either the homozygous G/G allele or the heterozygous A/G allele. These results suggest that FtAG is a candidate for the gene that determines ease of dehulling in Tartary buckwheat. The DNA marker that we developed to distinguish the FtAG alleles can be useful in breeding Tartary buckwheat cultivars.
  • Data of whole genome sequencing of five garden asparagus (Asparagus officinalis) individuals with the MinION nanopore sequencer.
    Daisuke Tsugama, Kaien Fujino
    Data in brief, 28, 104838, 104838, 2020年02月, ［査読有り］, ［最終著者］, ［国際誌］
    英語, 研究論文（学術雑誌）, Garden asparagus (Asparagus officinalis) is a perennial, dioecious crop. Genomic DNA samples were prepared from five A. officinalis individuals that differ in sex and phenotypes, and sequenced with the MinION nanopore sequencer. The obtained data were 1.5-5 Gb/sample, and the average read length was larger than 1.4 kb for all the samples. The resulting reads were mapped to the existing A. officinalis genome sequence. The existing A. officinalis transcript sequences were mapped to the MinION-derived reads. On the basis of these mapping results, flanking sequences of five partial gene fragments that previously had not been mapped to any region of the existing genome were determined by genomic PCR followed by Sanger sequencing. These sequences enabled to estimate the genomic positions of those five partial gene fragments. The MinION-derived data and the flanking sequences of the five gene fragments were deposited in the NCBI (National Center for Biotechnology Information) SRA (Sequence Read Archive) database and the NCBI Nucleotide database, respectively.
  • VIP1, a bZIP protein, interacts with the catalytic subunit of protein phosphatase 2A in Arabidopsis thaliana.
    Hyuk Sung Yoon, Kaien Fujino, Shenkui Liu, Tetsuo Takano, Daisuke Tsugama
    Plant signaling & behavior, 15, 2, 1706026, 1706026, 2020年, ［査読有り］, ［国際誌］
    英語, 研究論文（学術雑誌）, VirE2-INTERACTING PROTEIN1 (VIP1) is a basic leucine zipper protein in Arabidopsis thaliana. VIP1 changes its subcellular localization from the cytoplasm to the nucleus when cells are exposed to mechanical or hypo-osmotic stress. The nuclear localization of VIP1 is inhibited either by inhibitors of calcium signaling or by inhibitors of protein phosphatases 1, 2A and 4 (PP1, PP2A and PP4, respectively). VIP1 binds to the PP2A B"-family subunits, which have calcium-binding EF-hand motifs and which act as the regulatory, substrate-recruiting B subunit of PP2A. The VIP1 de-phosphorylation can therefore be mediated by PP2A. However, details of the PP2A-mediated de-phosphorylation of VIP1 are unclear. Here, with yeast two-hybrid assays and in-vitro pull-down assays, we show that VIP1 does not interact with the scaffolding A subunit of PP2A, but that VIP1 does interact with the catalytic C subunits. Our data raise the possibility that not only the B"-family B subunit of PP2A but also its C subunit contributes to the PP2A-mediated de-phosphorylation of VIP1.
  • Protein phosphatase 2A regulates the nuclear accumulation of the Arabidopsis bZIP protein VIP1 under hypo-osmotic stress.
    Daisuke Tsugama, Hyuk Sung Yoon, Kaien Fujino, Shenkui Liu, Tetsuo Takano
    Journal of experimental botany, 70, 21, 6101, 6112, 2019年11月18日, ［査読有り］, ［国際誌］
    英語, 研究論文（学術雑誌）, VIP1 is a bZIP transcription factor in Arabidopsis thaliana. When cells are exposed to mechanical stress, VIP1 transiently accumulates in the nucleus, where it regulates the expression of its target genes and suppresses mechanical stress-induced root waving. The nuclear-cytoplasmic shuttling of VIP1 is regulated by phosphorylation and calcium-dependent signaling, but specific regulators of these processes remain to be identified. Here, inhibitors of protein phosphatase 2A (PP2A) are shown to inhibit both the mechanical stress-induced dephosphorylation and nuclear accumulation of VIP1. The PP2A B subunit, which recruits substrates of PP2A holoenzyme, is classified into B, B', B'', and B''' families. Using bimolecular fluorescence complementation, in vitro pull-down, and yeast two-hybrid assays, we show that VIP1 interacts with at least two of the six members of the Arabidopsis PP2A B''-family subunit, which have calcium-binding EF-hand motifs. VIP1AAA, a constitutively nuclear-localized VIP1 variant with substitutions in putative phosphorylation sites of VIP1, suppressed the root waving induced by VIP1-SRDX (a repression domain-fused variant of VIP1). These results support the idea that VIP1 is dephosphorylated by PP2A and that the dephosphorylation suppresses the root waving. The phosphorylation sites of VIP1 and its homologs were narrowed down by in vitro phosphorylation, yeast two-hybrid, and protein subcellular localization assays.
  • Development of a DNA marker for variety discrimination specific to 'Manten-Kirari' based on an NGS-RNA sequence in Tartary buckwheat (Fagopyrum tataricum).
    Kenjiro Katsu, Tatsuro Suzuki, Kaien Fujino, Toshikazu Morishita, Takahiro Noda
    Food chemistry, 295, 51, 57, 2019年10月15日, ［査読有り］, ［国際誌］
    英語, 研究論文（学術雑誌）, To discriminate the trace-rutinosidase variety of Tartary buckwheat 'Manten-Kirari', we developed DNA markers based on RNA polymorphism. Specifically, we mapped 17.76 GB RNA sequences, obtained using HiSeq2000, to create 11,358 large contigs constructed de novo from 'Manten-Kirari' RNA derived from GS-FLX+ titanium. From these, we developed eight DNA markers corresponding to single- to four-nucleotide polymorphisms between 'Manten-Kirari' and 'Hokkai T8', which is representative of normal rutinosidase content varieties in Japan. Using these markers, 'Manten-Kirari' was discriminated from 'Hokkai T8' by eight markers, from major Tartary buckwheat varieties by three markers, and from common buckwheats by two markers. We also performed direct PCR from flour and dried noodle made with 'Manten-Kirari' and 'Hokkai T8'. Based on the results, the DNA markers developed are promising for discriminating 'Manten-Kirari'. This is the first study to develop a DNA marker to discriminate varieties in the Polygonaceae family including buckwheat species.
  • Death of female flower microsporocytes progresses independently of meiosis-like process and can be accelerated by specific transcripts in Asparagus officinalis
    Ide M, Masuda K, Tsugama D, Fujino K
    Scientific Reports, 9, 1, 2703, 2703, 2019年02月, ［査読有り］, ［最終著者］, ［国際誌］
    英語, 研究論文（学術雑誌）, Asparagus officinalis (garden asparagus) is a dioecious perennial crop, and the dioecy (i.e., sex) of A. officinalis can affect its productivity. In A. officinalis, flower anthers in female plants fail to accumulate callose around microsporocytes, fail to complete meiosis, and degenerate due to cell death. Although 13 genes have been implicated in the anther development of male and female flowers, it is unclear how these genes regulate the cell death in female flower anthers. The aim of this study was to narrow down factors involved in this process. TUNEL staining and Feulgen staining of female flower microsporocytes suggest that female microsporocytes enter a previously undetected meiosis-like process, and that the cell death occurs independently of this meiosis-like process, excluding the possibility that the cell death is caused by the cessation of meiosis. RNA sequencing with individual floral organs (tepals, pistils and stamens) revealed that several genes possibly regulating the cell death, such as metacaspase genes and a Bax inhibitor-1 gene, are differentially regulated between female and male flower anthers, and that genes involved in callose accumulation are up-regulated only in male flower anthers. These genes are likely involved in regulating the cell death in female flower anthers in A. officinalis.
  • CRISPR/Cas9-Mediated Editing of Genes Encoding rgs-CaM-like Proteins in Transgenic Potato Plants.
    Zhila Osmani, Shinnosuke Jin, Masafumi Mikami, Masaki Endo, Hiroki Atarashi, Kaien Fujino, Tetsuya Yamada, Kenji S Nakahara
    Methods in molecular biology (Clifton, N.J.), 2028, 153, 165, 2019年, ［査読有り］, ［国際誌］
    英語, 研究論文（学術雑誌）, A tobacco calmodulin-like protein, rgs-CaM, has been shown to interact with viruses in a variety of ways; it contributes to geminivirus infections but is also involved in primed immunity to the cucumber mosaic virus. Sequence similarity searches revealed several calmodulin-like proteins similar to rgs-CaM (rCML) in Arabidopsis and other Solanaceae plants, including potato (Solanum tuberosum). To analyze the functions of each rCML, mutations were introduced into potato rCMLs using the CRISPR/Cas9 system. Here, we describe our protocol of the CRISPR/Cas9-mediated targeted mutagenesis in stably transformed potato plants.
  • Calcium signalling regulates the functions of the bZIP protein VIP1 in touch responses in Arabidopsis thaliana.
    Daisuke Tsugama, Shenkui Liu, Kaien Fujino, Tetsuo Takano
    Annals of botany, 122, 7, 1219, 1229, 2018年12月31日, ［査読有り］, ［国際誌］
    英語, 研究論文（学術雑誌）, Background and Aims: VIP1 is a bZIP transcription factor in Arabidopsis thaliana. VIP1 and its close homologues transiently accumulate in the nucleus when cells are exposed to hypo-osmotic and/or mechanical stress. Touch-induced root bending is enhanced in transgenic plants overexpressing a repression domain-fused form of VIP1 (VIP1-SRDXox), suggesting that VIP1, possibly with its close homologues, suppresses touch-induced root bending. The aim of this study was to identify regulators of these functions of VIP1 in mechanical stress responses. Methods: Co-immunoprecipitation analysis using VIP1-GFP fusion protein expressed in Arabidopsis plants identified calmodulins as VIP1-GFP interactors. In vitro crosslink analysis was performed using a hexahistidine-tagged calmodulin and glutathione S-transferase-fused forms of VIP1 and its close homologues. Plants expressing GFP-fused forms of VIP1 and its close homologues (bZIP59 and bZIP29) were submerged in hypotonic solutions containing divalent cation chelators, EDTA and EGTA, and a potential calmodulin inhibitor, chlorpromazine, to examine their effects on the nuclear-cytoplasmic shuttling of those proteins. VIP1-SRDXox plants were grown on medium containing 40 mm CaCl2, 40 mm MgCl2 or 80 mm NaCl. MCA1 and MCA2 are mechanosensitive calcium channels, and the hypo-osmotic stress-dependent nuclear-cytoplasmic shuttling of VIP1-GFP in the mca1 mca2 double knockout mutant background was examined. Key Results: In vitro crosslink products were detected in the presence of CaCl2, but not in its absence. EDTA, EGTA and chlorpromazine all inhibited both the nuclear import and the nuclear export of VIP1-GFP, bZIP59-GFP and bZIP29-GFP. Either 40 mm CaCl2or 80 mm NaCl enhanced the VIP-SRDX-dependent root bending. The nuclear-cytoplasmic shuttling of VIP1 was observed even in the mca1 mca2 mutant. Conclusions: VIP1 and its close homologues can interact with calmodulins. Their nuclear-cytoplasmic shuttling requires neither MCA1 nor MCA2, but does require calcium signalling. Salt stress affects the VIP1-dependent regulation of root bending.
  • B-family subunits of protein phosphatase 2A are necessary for pollen development but not for female gametophyte development in Arabidopsis
    Tsugama D, Liu S, Fujino K, Takano T
    Biochemical and Biophysical Research Communications, 505, 1, 176, 180, 2018年10月, ［査読有り］, ［国際誌］
    英語, 研究論文（学術雑誌）, Protein phosphatase 2A (PP2A) is a heterotrimeric protein complex conserved among eukaryotes. The B subunit of PP2A determines the substrate specificity of the PP2A holoenzyme, and is classified into the B, B', B″ and B‴ families. Arabidopsis thaliana has two isoforms of the B-family subunit (ATBA and ATBB). A double knockout of their genes is lethal, but which developmental process is primarily impaired by the double knockout is unclear. Identifying such a process helps understand PP2A-mediated signaling more deeply. Here, genetic characterization of new knockout mutants for these genes shows that they are necessary for pollen development but not for female gametophyte development. Compared to wild-type pollen grains, the mutant pollen grains exhibited lower enzyme activities, germinated less frequently on stigmas, and exhibited the aberrant numbers of sperm cell nuclei, suggesting that ATBA and ATBB play pleiotropic roles in pollen development. The amino acids stabilizing the interaction between the human PP2A A and B-family subunits are conserved in an Arabidopsis A subunit (AtPP2AA2), ATBA and ATBB. His-tagged AtPP2AA2 co-immunoprecipitated with either Myc-tagged ATBA or Myc-tagged ATBB in vitro, confirming their interactions. Proteins that regulate pollen development and that undergo dephosphorylation are likely primary targets of ATBA and ATBB.
  • Possible inhibition of Arabidopsis VIP1-mediated mechanosensory signaling by streptomycin.
    Daisuke Tsugama, Shenkui Liu, Kaien Fujino, Tetsuo Takano
    Plant signaling & behavior, 13, 10, e1521236, 2018年, ［査読有り］, ［国際誌］
    英語, 研究論文（学術雑誌）, VIP1 (VIRE2-INTERACTING PROTEIN 1) and its close homologues are Arabidopsis thaliana bZIP proteins regulating stress responses and root tropisms. They are present in the cytoplasm under steady conditions, but transiently accumulate in the nucleus when cells are exposed to mechanical stress such as hypo-osmotic stress and touch. This pattern of changes in subcellular localization is unique to VIP1 and its close homologues, and can be useful to further characterize mechanical stress signaling in plants. A recent study showed that calcium signaling regulates this pattern of subcellular localization. Here, we show that a possible calcium channel inhibitor, streptomycin, also inhibits the nuclear accumulation of VIP1. Candidates for the specific regulators of the mechanosensitive calcium signaling are further discussed.
  • Determination of the Absolute Configuration of a Monoglyceride Antibolting Compound and Isolation of Related Compounds from Radish Leaves (Raphanus sativus)
    Tsuyoshi Ogihara, Naruki Amano, Yuki Mitsui, Kaien Fujino, Hiroyuki Ohta, Kosaku Takahashi, Hideyuki Matsuura
    JOURNAL OF NATURAL PRODUCTS, 80, 4, 872, 878, 2017年04月, ［査読有り］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Detainment of Tam3 Transposase at Plasma Membrane by Its BED-Zinc Finger Domain
    Hua Zhou, Megumi Hirata, Ryo Osawa, Kaien Fujino, Yuji Kishima
    PLANT PHYSIOLOGY, 173, 2, 1492, 1501, 2017年02月, ［査読有り］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • A putative MYB35 ortholog is a candidate for the sex-determining genes in Asparagus officinalis
    Daisuke Tsugama, Kohei Matsuyama, Mayui Ide, Masato Hayashi, Kaien Fujino, Kiyoshi Masuda
    SCIENTIFIC REPORTS, 7, 41497, 2017年02月, ［査読有り］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Identification of candidates for interacting partners of the tail domain of DcNMCP1, a major component of the Daucus carota nuclear lamina-like structure
    Ryota Mochizuki, Daisuke Tsugama, Michihiro Yamazaki, Kaien Fujino, Kiyoshi Masuda
    NUCLEUS, 8, 3, 312, 322, 2017年, ［査読有り］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • A Single-Nucleotide Polymorphism in an Endo-1,4-β-Glucanase Gene Controls Seed Coat Permeability in Soybean.
    Jang SJ, Sato M, Sato K, Jitsuyama Y, Fujino K, Mori H, Takahashi R, Benitez ER, Liu B, Yamada T, Abe J
    PloS one, 10, 6, e0128527, 2015年06月, ［査読有り］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • キンギョソウトランスポゾンTam3に対する転移抑制遺伝子Old Stabiliserの特定と構造解析(平成26年度年次講演会一般講演)
    平田 愛, 海老沼 一出, 藤野 介延, 貴島 祐治
    日本育種学会・日本作物学会北海道談話会会報, 55, 15, 16, 日本作物学会, 2014年12月
    日本語
  • Molecular basis of a shattering resistance boosting global dissemination of soybean
    Hideyuki Funatsuki, Masaya Suzuki, Aya Hirose, Hiroki Inaba, Tetsuya Yamada, Makita Hajika, Kunihiko Komatsu, Takeshi Katayama, Takashi Sayama, Masao Ishimoto, Kaien Fujino
    PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA, 111, 50, 17797, 17802, 2014年12月, ［査読有り］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Isolation of a major genetic interaction associated with an extreme phenotype using assorted F2 populations in rice
    Yuya Ota, Seiya Ishiguro, Eiko Aoyama, Ryosuke Aiba, Reika Iwashiro, Takanari Tanabata, Itsuro Takamure, Kaien Fujino, Yuji Kishima
    MOLECULAR BREEDING, 33, 4, 997, 1003, 2014年04月, ［査読有り］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Low Temperature-Responsive Changes in the Anther Transcriptome's Repeat Sequences Are Indicative of Stress Sensitivity and Pollen Sterility in Rice Strains
    Seiya Ishiguro, Kei Ogasawara, Kaien Fujino, Yutaka Sato, Yuji Kishima
    PLANT PHYSIOLOGY, 164, 2, 671, 682, 2014年02月, ［査読有り］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Localization of Daucus carota NMCP1 to the nuclear periphery: the role of the N-terminal region and an NLS-linked sequence motif, RYNLRR, in the tail domain
    Yuta Kimura, Kaien Fujino, Kana Ogawa, Kiyoshi Masuda
    FRONTIERS IN PLANT SCIENCE, 5, 62, 2014年02月, ［査読有り］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Mapping and use of QTLs controlling pod dehiscence in soybean
    Hideyuki Funatsuki, Makita Hajika, Tetsuya Yamada, Masaya Suzuki, Seiji Hagihara, Yoshinori Tanaka, Shohei Fujita, Masao Ishimoto, Kaien Fujino
    BREEDING SCIENCE, 61, 5, 554, 558, 2011年01月, ［査読有り］
    英語
  • Temperature controls nuclear import of Tam3 transposase in Antirrhinum
    Kaien Fujino, Shin-nosuke Hashida, Takashi Ogawa, Tomoko Natsume, Takako Uchiyama, Tetsuo Mikami, Yuji Kishima
    PLANT JOURNAL, 65, 1, 146, 155, 2011年01月, ［査読有り］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Fine mapping and development of DNA markers for the qPDH1 locus associated with pod dehiscence in soybean
    Masaya Suzuki, Kaien Fujino, Yumi Nakamoto, Masao Ishimoto, Hideyuki Funatsuki
    MOLECULAR BREEDING, 25, 3, 407, 418, 2010年03月, ［査読有り］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • A major QTL, qPDH1, is commonly involved in shattering resistance of soybean cultivars
    Tetsuya Yamada, Hideyuki Funatsuki, Seiji Hagihara, Shohei Fujita, Yoshinori Tanaka, Hiroyuki Tsuji, Masao Ishimoto, Kaien Fujino, Makita Hajika
    BREEDING SCIENCE, 59, 4, 435, 440, 2009年12月, ［査読有り］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Stable Transcription Activities Dependent on an Orientation of Tam3 Transposon Insertions into Antirrhinum and Yeast Promoters Occur Only within Chromatin
    Takako Uchiyama, Kaien Fujino, Takashi Ogawa, Akihito Wakatsuki, Yuji Kishima, Tetsuo Mikami, Yoshio Sano
    PLANT PHYSIOLOGY, 151, 3, 1557, 1569, 2009年11月, ［査読有り］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • A Major Soybean QTL, qPDH1, Controls Pod Dehiscence without Marked Morphological Change
    Masaya Suzuki, Kaien Fujino, Hideyuki Funatsuki
    PLANT PRODUCTION SCIENCE, 12, 2, 217, 223, 2009年04月, ［査読有り］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Confirmation of the location and the effects of a major QTL controlling pod dehiscence, qPDH1, in soybean
    Hideyuki Funatsuki, Makita Hajika, Seiji Hagihara, Tetsuya Yamada, Yoshinori Tanaka, Hiroyuki Tsuji, Masao Ishimoto, Kaien Fujino
    Breeding Science, 58, 1, 63, 69, Japanese Society of Breeding, 2008年04月18日, ［査読有り］, ［最終著者］
    英語
  • Multiple regulatory mechanisms influence the activity of the transposon, Tam3, of Antirrhinum
    Takako Uchiyama, Yumiko Saito, Hiroyuki Kuwabara, Kaien Fujino, Yuji Kishima, Cathie Martin, Yoshio Sano
    NEW PHYTOLOGIST, 179, 2, 343, 355, 2008年, ［査読有り］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Simple sequence repeat markers linked to a major QTL controlling pod shattering in soybean
    H. Funatsuki, M. Ishimoto, H. Tsuji, K. Kawaguchi, K. Kawaguchi, M. Hajika, K. Fujino
    Plant Breeding, 125, 2, 195, 197, 2006年04月01日, ［査読有り］
  • ダイズの裂莢性に関するQTL解析
    船附 秀行, 石本 政男, 藤野 介延, 羽鹿 牧太, 山田 哲也, 辻 博之, 田中 義則, 木村 義彰, 萩原 誠司, 湯澤 正明, 篠崎 敦
    日本作物学会講演会要旨集, 222, 0, 238, 238, 日本作物学会, 2006年, ［査読有り］
  • 塊茎形成時におけるジベレリン関連遺伝子の発現解析
    中市後 祐司, 幸田 泰則, 藤野 介延
    日本育種学会・日本作物学会北海道談話会会報, 46, 83, 84, 日本作物学会, 2005年12月
    日本語
  • Molecular characterization of a 10-kDa buckwheat molecule reactive to allergic patients' IgE
    R Matsumoto, K Fujino, Y Nagata, S Hashiguchi, Y Ito, Y Aihara, Y Takahashi, K Maeda, K Sugimura
    ALLERGY, 59, 5, 533, 538, 2004年05月
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • ソバアレルゲン(BW24KD)に対する抗体を用いたダッタンソバ葉タンパク質の免疫学的解析
    船附 稚子, 中司 啓二, 藤野 介延, 加藤 明, 船附 秀行
    日本育種学会・日本作物学会北海道談話会会報, 43, 113, 114, 日本作物学会, 2002年11月
    日本語
  • ベントグラス「ハイランド品種」におけるアブシジン酸誘導による休眠芽形成
    ジャムスラン ウンダルマー, 藤野 介延, 喜久田 嘉郎, 中嶋 博
    日本育種学会・日本作物学会北海道談話会会報, 37, 102, 103, 日本作物学会, 1996年12月
    日本語
  • REORIENTATION OF CORTICAL MICROTUBULES IN THE SUB-APICAL REGION DURING TUBERIZATION IN SINGLE-NODE STEM SEGMENTS OF POTATO IN CULTURE
    K FUJINO, Y KODA, Y KIKUTA
    PLANT AND CELL PHYSIOLOGY, 36, 5, 891, 895, 1995年07月, ［査読有り］, ［筆頭著者, 責任著者］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • PLANTLET REGENERATION AND NOVEL PROTEIN-SYNTHESIS IN A LONG-TERM CULTURED CALLUS OF RICE IN RESPONSE TO ABSCISIC-ACID
    ZJ XU, K FUJINO, C FURUYA, Y KIKUTA
    JAPANESE JOURNAL OF CROP SCIENCE, 64, 1, 109, 114, 1995年03月, ［査読有り］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • DETECTION OF IMMUNOLOGICALLY RELATED KUNITZ AND BOWMAN-BIRK PROTEINASE-INHIBITORS EXPRESSED DURING POTATO-TUBER DEVELOPMENT
    C MITSUMORI, K YAMAGISHI, K FUJINO, Y KIKUTA
    PLANT MOLECULAR BIOLOGY, 26, 3, 961, 969, 1994年11月, ［査読有り］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • EXPANSION OF POTATO CELLS IN RESPONSE TO JASMONIC ACID
    K TAKAHASHI, K FUJINO, Y KIKUTA, Y KODA
    PLANT SCIENCE, 100, 1, 3, 8, 1994年, ［査読有り］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • REGENERATION VIA SOMATIC EMBRYOGENESIS AND/OR ORGANOGENESIS IN CALLUS FROM MATURE SEEDS OF ECHINOCHLOA-ORYZICOLA VASING
    ZJ XU, K FUJINO, Y KIKUTA
    JAPANESE JOURNAL OF CROP SCIENCE, 62, 4, 614, 620, 1993年12月, ［査読有り］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • JASMONIC ACID-INDUCIBLE GENE-EXPRESSION OF A KUNITZ-TYPE PROTEINASE-INHIBITOR IN POTATO-TUBER DISKS
    K YAMAGISHI, C MITSUMORI, K TAKAHASHI, K FUJINO, Y KODA, Y KIKUTA
    PLANT MOLECULAR BIOLOGY, 21, 3, 539, 541, 1993年02月, ［査読有り］
    英語
  • イネ種子カルスの再分化に及ぼすアブサイシン酸の効果
    徐 正君, 藤野 介延, 喜久田 嘉郎
    日本育種学会・日本作物学会北海道談話会会報, 32, 48, 49, 日本作物学会, 1991年12月
    日本語
  • 馬鈴薯のプロトプラスト培養および再生個体について
    藤野 介延, 喜久田 嘉郎, 増田 清, 岡澤 養三
    植物組織培養, 2, 101, 101, Japanese Society for Plant Cell and Molecular Biology, 1985年
    日本語

その他活動・業績

書籍等出版物

  • Viability, DNA Synthesis and Cell Wall Regeneration on Potato Protoplasts　　　　　　　　　　　　　　　
    Biotechnology in Agriculture and Forestry, 1987年

所属学協会

  • 作物学会　　　　　　　　　　　　　　　
  • 植物生理学会　　　　　　　　　　　　　　　
  • 植物学会　　　　　　　　　　　　　　　

共同研究・競争的資金等の研究課題

  • 植物の防御機構等に関与する不溶性プロアントシアニジン合成機構の生理的解析
    科学研究費助成事業
    2021年04月01日 - 2025年03月31日
    鈴木 達郎, 藤野 介延, 澤井 祐典
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 21H02178
  • ジャガイモ塊茎における分裂組織の成長制御メカニズムの解明
    科学研究費助成事業
    2021年07月09日 - 2023年03月31日
    志村 華子, 藤野 介延
    二次肥大や二次成長などによって形が奇形になることはジャガイモ塊茎の品質を著しく低下させる。地上部で生じるとされる塊茎形成誘導シグナルが地下茎先端の分裂組織へ移動し、分裂組織の周辺組織が肥大して塊茎ができるといわれているが、このような劇的な形態変化の制御、塊茎の休眠や萌芽に関わる分子メカニズムはまだ不明な点が多い。本研究では塊茎発達や休眠の制御に関わる分子メカニズムを解明することを目的とし、マイクロチューバーを用いた培養系やジャガイモ塊茎に休眠不良を起こすウイロイドを用いた研究を進めている。今年度はジャガイモ培養物を用いてマイクロチューバーを誘導し、さらにマイクロチューバーの休眠を打破して二次成長や二次肥大を起こす条件の検討を行ったところ、マイクロチューバーで効率的に二次肥大を再現することができた。また、塊茎の休眠や萌芽に及ぼす遺伝子発現について網羅的に調べるために、RNAseq解析を行うことにした。材料の準備のため、ジベレリンやサイトカイニンの有無、マイクロチューバ基部組織の有無など条件の異なる培養物を大量に育成し、各試験区の萌芽直前の組織からRNA抽出を進めた。塊茎はデンプンが豊富であるため、一般的に純度の高いRNAを抽出するのが困難である。そこでRNA抽出方法の検討も進め、いくつかの条件検討の結果、品質の良いRNAを精製することができた。試験区の反復も加えて40サンプル程度を用意してRNAseqに供試し、得られたデータの解析を進めている。また、ウイロイド感染による奇形塊茎をマイクロチューバーで再現するために、ジャガイモ培養シュートへ無菌的にウイロイドを接種することを試みた。今後感染確認を行うとともに塊茎誘導条件で変化がみられるかを調査する。
    日本学術振興会, 挑戦的研究(萌芽), 北海道大学, 21K19102
  • 収量に関与する果皮の裂開機構の生理的解析
    科学研究費助成事業
    2017年04月01日 - 2020年03月31日
    藤野 介延, 森下 敏和, 山田 哲也, 津釜 大侑
    脱皮が容易なダッタンソバ品種をライスタイプといい、単一の遺伝子によって決定されるが、この遺伝子は不明だった。非ライスタイプでは表皮下の細胞の並層分裂が生じ、これらの細胞層が後に木化し、果皮の機械的強度が増加するが、ライスタイプではこの表皮下の細胞の並層分裂が生じないことが判明した。RNAシーケンスでは、ダッタンソバ（FtAG）のAGAMOUSオルソログのmRNAの一部がライスタイプに存在しないことが判明した。後代の連鎖解析により、FtAGが並層分裂を起こす細胞の分化を促進し、果皮の強度が増加する表現型を決定する遺伝子の候補であることが示唆された。
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 17H03754
  • シロイヌナズナの内生ペプチドエリシターによる耐塩性向上のメカニズムの解明
    科学研究費助成事業
    2014年04月01日 - 2017年03月31日
    山口 夕, 道満 剛平, 藤野 介延, 村上 雄平, 藤井 健太
    シロイヌナズナの23アミノ酸ペプチドAtPep1の前駆タンパク質AtproPep1の過剰発現体では、塩ストレス耐性が向上している。本研究では、NaClストレスをかけた過剰発現体においてAtproPep1タンパク質量が増加すること、AtproPep1をプロセッシングすると予想された2つのメタカスパーゼ遺伝子の発現量およびNa+排出に関わるSOS遺伝子の発現量が顕著に増加していることが分かった。また、植物体内のNa+蓄積量が低く保たれていることから、NaClストレス下で多くのAtPep1が発生することにより、Na+排出機構が活性化される可能性がある。
    日本学術振興会, 基盤研究(C), 大阪府立大学, 26440153
  • シロイヌナズナ内在性ペプチドエリシターの細胞外への放出機構の解明
    科学研究費助成事業
    2012年04月01日 - 2015年03月31日
    山口 夕, 道満 剛平, 藤野 介延
    シロイヌナズナのAtPep1は、感染細胞から何らかの方法で放出され、周囲の細胞へその情報を伝達していると考えられている。本研究では、AtPepの放出機構を明らかにするために、AtPep1過剰発現体を用いて、前駆体タンパク質とペプチドの抗体での検出を試みた。AtPep1過剰発現体は、感染などのストレスがかかっていない生育条件でも、植物ホルモンのバランスが変化しており、生きた細胞からの放出されていることが示唆された。また、細胞死を伴わない条件でAtPep1が機能している可能性を探るために、様々な生育条件で育てた結果、AtPep1過剰発現体が塩ストレスに対する耐性が向上していることが分かった。
    日本学術振興会, 若手研究(B), 24770036
  • ダイズ耐裂莢性に関わる莢構造の解析
    科学研究費助成事業
    2012年04月01日 - 2015年03月31日
    藤野 介延
    莢の裂開―裂莢による種子の散逸はマメ科作物で重大な収量減少を起こす。ダイズにおいて，裂莢性の主要なQTLは形成性操作タンパク質をコードするPdh1遺伝子であることが判明した。難裂莢性品種は，この遺伝子の未成熟終止コドンによる欠損であった。機能のあるPdh1遺伝子は莢の厚壁組織・縫合線部位において発現した。準同質遺伝子系統を比較したところ，Pdh1遺伝子は乾燥による莢のねじれに関与し，裂莢を制御していることがわかった。これらの知見は育種だけでなく，形成性操作タンパク質の新たな役割を示唆する。
    日本学術振興会, 基盤研究(C), 北海道大学, 24580017
  • ソバ種子中のアレルゲンならびに有用遺伝子の解析
    科学研究費助成事業
    2003年 - 2004年
    藤野 介延, 増田 清
    ソバの受粉後14日の未熟種子cDNAライブラリーより種子形成過程初期に発現が増加した遺伝子EL0847をディファレンシャルスクリーニング法を用いてクローニングした。EL0847遺伝子から予想されるアミノ酸配列は,グルタミン酸・アラニン・バリンの繰り返し配列を含み,細胞構造を維持する役割を果たしていると考えられる。また天然ゴムの主要なアレルゲンとして単離されたHev b5と相同性を示した.ELO847遺伝子を大腸菌のタンパク質発現系を用い発現させたタンパク質とそばアレルギー患者の血清との反応を検討した.しかしながら患者血清中のIgE抗体と有意な反応は見られなかった.
    ソバ種子の有用成分であるルチンをケルセチンとルチノースに分解するフラボノール3グルコシデース活性を示す酵素,ルチネースのN末端アミノ酸配列からプライマーを作製し,3'RACE-PCRを行った。得られたルチネース遺伝子の予想されるアミノ酸配列はβ-glucosidaseと相同性を示した.ルチネース遺伝子の一部を大腸菌のタンパク質発現系を用い発現させ,このタンパク質に対する抗体を作製した.この抗体を用いてダッタンソバの種子より抽出したタンパク質とウェスタンブロッティングを行った結果,2本のバンドが検出された.この結果とダッタンソバゲノムのサザン解析からルチネース遺伝子は遺伝子族を形成していることが判明した.ルチネース遺伝子を大腸菌と分裂酵母S.pombeのタンパク質発現系を用いて発現させ,この発現タンパク質のフラボノール3グルコシデース活性を測定したが活性はほとんど見られなかった
    日本学術振興会, 基盤研究(C), 北海道大学, 15580010
  • アレルギーに関与するソバの種子タンパク質の解析
    科学研究費助成事業
    2001年 - 2002年
    藤野 介延, 増田 清
    ソバの受粉後14日の未熟種子cDNAライブラリーよりFA02・FA18遺伝子クローニングしたこれらの遺伝子は種子発達中に蓄積されるレグミン様タンパク質の遺伝子と相同性を示し、FA02遺伝子から予想されるアミノ酸配列はソバの主要なアレルゲンとして知られるBW24KDのN末端アミノ酸配列とf致した。レグミン様タンパク質の特性から、FA02タンパク質も分子量41.3kDaのαサブユニットと21kDaのβサブユニットの2つに分かれると考えられる。N末端アミノ酸配列と分子量よりBW24KDはFA02のβサブユニットであることが推測された。そこでFA02のβサブユニットに対する抗体を作成し、普通ソバとダッタンソバの種子タンパク質と反応させたところ複数のタンパク質と反応した。
    そばアレルギー患者半数の血清中IgE抗体と反応を示した10kDaのソバ種子タンパク質(BW10KD)のN末端から類推される塩基配列から作出したプライマーを用いて3'RACE PCRを行った。この3'RACE PCR産物をプローブとしてソバ未熟種子cDNAライブラリーのスクリーニングを行い、Fe2SA1遺伝子をクローニングした。Fe2SA1遺伝子は2Sアルブミン種子貯蔵タンパク質と相同性を示した。類推されるFe2SA1アミノ酸配列は主要なアレルゲンである16kDa・18kDaと部分的に一致した。大腸菌のタンパク質発現系を用い、Fe2SA1タンパク質を発現させたところ、そばアレルギー患者の血清と強く反応した。
    日本学術振興会, 基盤研究(C), 北海道大学, 13660012
  • 作物培養細胞の再分化・胚発生に関わる遺伝子活性
    科学研究費助成事業
    1997年 - 1999年
    喜久田 義郎, 藤野 介延, 幸田 泰則
    イネ科及びイネ科牧草、ニンジン、ジャガイモなど作物組織培養によるカルスの再分化や胚発生に関わる遺伝子活性の知識を集積している。イネやニンジンの不定胚形成やベントグラスの休眠芽形成、ジャガイモの塊茎形成などを特異的遺伝子の活性化と発現がRT-PCRディファレンシャルディスプレイによって観察した。これらの過程で特にアブシジン酸(ABA)の関与が著しく培養細胞の再分化や不定胚形成を誘導する。この研究から作物培養細胞にペロキシレドシン(Per1)デヒドリン(DH-a18)ビビパラス(VP1)遺伝子発現がABAによって誘導されることが明かとなった。
    Per1、DH-a18、VP1の遺伝子は長期間培養したイネカルスやベントグラス休眠芽でmRNAを放出するが、植物体の再生や萌芽によって消失した。また、これらmRNAは成熟した種子胚中に存在するが発芽に伴ってはい消失した。胚形成かルスは培地にABAを添加することによって維持される。ABAはイネカルスの不定胚形成や種子胚形成に必須であると考えられる。
    真核生物の翻訳開始因子(cIF-5A)は植物蛋白質生合成や細胞増殖に必須の蛋白質である。ジャガイモ培養細胞からSteIF-5Aを分離塩基配列を決定した。これらは特に発育中の塊茎や果実で発現した。活性は代謝活性の著しい細胞で高い。
    活性酸素及びラディカルによる損傷からの細胞構造の保全は抗酸化蛋白質ぺロキシレドシンによって保たれる。この遺伝子Per1は排生物的ストレスに対する耐性を保持し特に作物培養細胞の再分化に貢献している。
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 09460007
  • 禾本科植物の種子カルスに関する生理学的研究
    科学研究費助成事業
    1996年 - 1996年
    藤野 介延
    稲カルスにおいて形態形成を誘導する前にABA処理やストレスを与えることにより再分化率が向上する。そこでABA処理を行ったカルスよりタンパクを抽出しSDS-PAGEを行ったところ無処理区には存在しないタンパクがいくつかみられた。このうち24.5kDのタンパクを精製し抗体を作成した。このタンパクのアミノ酸シークエンス等を行なったところオオムギの種子の成熟過程に出現するタンパク質と高い相同性が見られた。このアミノ酸配列からプライマーを合成しRT-PCRを行い、増幅したDNA断片をプローブとしライブラリーよりcDNAをスクリーニングした。このcDNAのシークエンスを行い、塩基配列を決定し(D63917)RPer-1とした。RPer-1は酵母や人など生物に広く存在するTSA(Thiol-specific Antioxidant)又はペルオキシレドキシンと高い相同性を示した。RPer-1を大腸菌で発現させたところイネの24.5kDの抗体と反応し、またTSA活性を示した。RPer-1はイネの培養カルスにおいて、恒常的にわずかながら発現しているが、3mg/1 ABA処理に対し1時間以内に強く発現し、また乾燥処理においてはABAよりもはるかに強く発現した。
    以上のように本研究では、ABAにより誘導される蛋白質のアミノ酸配列よりそれをコードする遺伝子の塩基配列を決定し、またその発現を研究した。今後はこの遺伝子が形態形成にどのように関与しているか検討し、これにより稲や大麦などの禾本科の組織培養における種子からのカルス誘導や効率の高い形態形成系の確率を図るものである。
    日本学術振興会, 奨励研究(A), 北海道大学, 08760009
  • 禾本科植物のカルス培養における形態形成とそれに関する生理学的研究
    科学研究費助成事業
    1995年 - 1995年
    藤野 介延
    イネカルスからの形態形成を誘導する際に、前処理としてABAやストレスを与えると再分化率が向上する。そこでABA処理を行ったイネカルス(Oryza sativa,L.cv.Yuhkara)よりタンパクを抽出しSDS-PAGEを行ったところABA無処理区には存在しないタンパクがいくつかみられた。このうち24.5kDのタンパクを精製し抗体を作成した。この抗体を使用しウェスタンブロッティングを行ったところABAだけではなく高濃度のNaClやマンニトールにも反応することが判明した。また、発芽後このタンパクは日を追って消失するが3日目の幼植物体を乾燥条件においたところこのタンパクの発現が確認された。このことはイネ品種ユ-カラだけではなく他のジャポニカ種やインディカ種、オオムギの幼植物体でも確認された。このタンパクのN末端アミノ酸シークエンスを行なったところオオムギの種子の成熟過程に出現するタンパク質と高い相同性が見られた。そこで登熟過程のイネの胚におけるこのタンパクの局在を免疫組織学的手法により調べたところ細胞質に存在しているものと考えられた。
    以上の結果から、今後はこのタンパクの機能を確認するために塩基配列の決定を行い、また未熟胚や完熟胚における局在化を明らかにし種子の成熟過程とカルスからの形態形成過程での発現を比較検討する。またこのタンパクの特異性を知るために稲の他品種や他の禾本科での発現を検討し効率の高い形態形成系の確立を図る必要がある。
    日本学術振興会, 奨励研究(A), 北海道大学, 07760009
  • 作物培養細胞の分化及び器官形成過程の遺伝子活性
    科学研究費助成事業
    1993年 - 1995年
    喜久田 嘉郎, 藤野 介延, 幸田 泰則
    無菌培養したバレイショ植物の塊茎のcDNAライブラリーをディファレンシャルスクリ〜ニング法により選抜し、pT1cDNAクローンを得た。本研究では、新たな塊茎形成指標蛋白質PKPIの遺伝子構造および発現特性を明らかにした。塊茎誘導に影響する低温、ジャスモン酸およびショ糖が、PKPI遺伝子の発現誘導に密接に関係する事実は、両者に共通に制御機構を示唆する。
    イネ種子カルスを誘導して180〜210日間培養後のカルスはアブサイシン酸(ABA)添加培養により,ABAが不定胚の形成を誘起し、不定胚前段階の分化を完成することを組織切片で観察発見し、ABAの不定胚由来の再分化植物体の比率を増加し、茎葉分化由来の再分化植物体形成の抑制抑効果を観察した。ABA添加培養は、カルスに45kD、24.5kD、18.5kD及び14kDの新生蛋白質を誘導した。それぞれの同一分子量の蛋白質は成熟種子胚にも見られ、植物体再分化及び種子発芽時に消失することを観察した。培養カルスのABA誘導蛋白質が種子形成と成熟段階に、内生ABAによるABA特異的発現蛋白質と類似した性質、あるいは相同アミノ酸配列を持っている可能性を示唆した。
    バレイショ葉肉プロトプラスト、タバコ葉肉プロトプラスト、ダイズ培養細胞プロトプラスト、ニンジン培養細胞プロトプラストを用いて、電気容量125μF電圧600Vの条件で遺伝子を導入し、プロモーターの発現量を比較したところ、GUS活性の高かった順にNOS、35S、PKPI、Act-1、Controlとなった。一方イネ培養細胞プロトプラストでは、Act-1、35S、NOS、PKPI、Controlの順を示した。
    イネ培養細胞プロトプラストで発現量の多かったAct-1は、単子葉植物のイネ由来のプロモーターであるため、同じ単子葉植物であるイネにのみ、高い発現量を示したものと考えられる。NOSはアグロバクテリウム由来の、35Sはカリフラワーモザイクウイルス由来のプロモーターであり、どちらも双子葉植物を宿主とする病原菌由来のプロモーターである。また、PKPIは、双子葉植物であるバレイショ由来のプロモーターである。このため、イネ以外のプロトプラストでは、これらの発現量が多かったと考えられる。
    日本学術振興会, 一般研究(B), 北海道大学, 05454042
  • 禾本科植物の種子カルス誘導とそれに関する生理学的研究
    科学研究費助成事業
    1993年 - 1993年
    藤野 介延
    禾本科のうち稲では既にプロトプラストからの個体再生系が確立されている。そこで稲と大麦のプロトプラストにおけるエレクトロポレーションの条件を検討した。また大豆の振盪培養細胞ならびに馬鈴薯の葉肉プロトプラストとも比較した。振盪培養細胞からプロトプラストを調整しpBI221(35Sプロモーター+GUS)のエレクトロポレーションを行った。処理後3日目のプロトプラストのグロクローニダーゼの活性をMUGによる蛍光値により検討した。稲の場合、GUS活性は電気容量250muF時で電圧が900V/cmのときに最も高い活性を示した。また大麦の場合活性の最大値は120V/cmで稲・大豆の振盪培養細胞に比較し高い値を示した。供試するDNAの精製方法によっても影響を受けた。塩化セシウムによる精製とQIAGEN(QIAGEN社)により精製を比較した場合QIAGENによるほうが1.5倍近く活性が高くなった。しかしながら35Sプロモーターによる発現はトランジェントアッセイの場合においても双子葉植物と比較してかなり低かった。
    大麦の誘導組織の違いによるカルスについて比較検討した。種子の芽生えの生長点からカルス誘導を行いそれらの振盪培養による維持・増殖を行なった。これらのカルスと未熟配胚より誘導したカルスのタンパク質の相違をSDS-PAGEにより検討した。これらのカルスは両者とも品種ディサより誘導した。培養期間は1年以上経過しており安定した細胞系統を使用した。幾つかのタンパク(主に90kD,40kD,33kD,19kD,17kD)において差が見られた。これが誘導組織による継代培養中の変異か不明であるが今後これらの系統を比較することで形態形成能の違いについて検討を加える必要がある。
    日本学術振興会, 奨励研究(A), 北海道大学, 05760010
  • 作物培養細胞の分化に関する発生生理学的研究
    科学研究費助成事業
    1989年 - 1991年
    喜久田 嘉郎, 藤野 介延, 幸田 泰則
    植物組織細胞培養系を用いて、主要作物の細胞分化および器官形成、ならびに個体発生に至る過程に及ぼす生長物質の作用機作を遺伝子の発現過程から解明するとともに、転写調節機構解明のために試験管内転写系の開発を試みる。特に、馬鈴薯、水稲、ヒエなどのプロトプラスト培養、細胞融合とカルス化および細胞の分化、不定胚、不定芽形成など、作物の生育過程における諸現象とその制御に基礎的知見を加えることを目的とする。
    馬鈴薯の組織培養によるカルス形成、不定芽形成についての生理学的研究により、その制御機構を明らかにした。この過程は、温度、照度、浸透圧などの環境要因のほか、生長物質の関与が明白である。また。馬鈴薯葉肉細胞プロトプラストの培養においても生長物質が細胞分裂の誘起や植物体再生に重要な役割を担っており、人参培養細胞の不定芽形成にも生長物質による制御が観察された。一方、貯蔵組織への細胞分化の研究は多少困難を伴い、馬鈴薯、人参、大豆等の培養細胞での澱粉粒、脂肪蛋白粒の蓄積など遺伝子発現との関連で検討しているが、その成果はまだない。近年の遺伝子操作の進歩はめざましく、この方法による馬鈴薯植物の分子進化の研究を行い、今後の細胞工学の基礎資料を作成した。しかし、実際の作物における形質発現には多くの問題の解決があるように思われる。培養細胞の分化および器官形成については、生長物質や培養条件と遺伝子の発現を観察するため、細胞骨格を決定するチュ-ブリン、セルラ-ゼ、ガラクチュロナ-ゼなどの遺伝子群のプロ〜ブを作成した。
    馬鈴薯は塊茎形成過程に発現するmRNAライブラリ-をデファレンシアルスクリ-ニングした結果トリプシンインヒビタ-遺伝子を得て、塩基配列を決定した。さらに、これをマ-カ-としてストロン頂端部の形態変化に伴う遺伝子の器官特異的発現について検討したところ、一部ジャスモン酸によって誘導されることが明かとなった。これは、昆虫抵抗性遺伝子としても期待できるので、今後とも遺伝子発現についてプロモ〜タ〜領域の研プロモ-タ-領域の研究をしたい。
    ビエの脱分化再分化について検討し、不定胚形成を観察した。また水稲種子の脱分化・再分化条件について検討、ABA、プロ-リンによる再分化能の維持を確認した。水稲培養細胞ではカルスの再分化過程における硝酸還元酵素の活性化に強い相関があるので注目し、不定芽形成過程の遺伝子活性を調査している。
    今後は、馬鈴薯、人参、大豆、水稲などのプロトプラスとへの遺伝子の導入と発現について、抗体の作成、ベクタ-の作成など、未だ技術的に未完成であるが、細胞培養、脱分化・再分化による不定胚、不定芽形成などの過程で遺伝子の発現を解析し、作物の生育過程における諸現象とその制御に基礎的知見を加えたいと、考えている。
    日本学術振興会, 一般研究(B), 北海道大学, 01480040
  • バレイショの塊茎形成　　　　　　　　　　　　　　　
    競争的資金
  • Tuber formation of potato　　　　　　　　　　　　　　　
    競争的資金