岡山大学大学院 環境生命科学研究科

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研究科紹介

植物分子生理学分野

植物分子生理学分野　（Plant Molecular Physiology）

資源植物科学研究所　研究グループ

　　植物分子生理学グループ

教員

KATSUHARA Maki 教　授　：且原　真木　Prof. KATSUHARA Maki
E-mail：kmaki＠（@以下はokayama-u.ac.jp を付けてください。）
専門分野： 植物生理学、植物栄養学
Takayuki_SASAKI 准教授　：佐々木　孝行　Assoc. Prof.SASAKI Takayuki
E-mail：tsasaki＠（@以下はokayama-u.ac.jp を付けてください。）
専門分野： 植物分子生物学、植物栄養学
Shigeko_UTSUGI 助教　：宇都木　繁子　Asst. Prof. UTSUGI Shigeko
E-mail：(utsugi＠（@以下はrib.okayama-u.ac.jp を付けてください。）
専門分野： 植物分子生物学

主な研究テーマ

　本研究グループでは、環境ストレスに対する植物の応答と適応機構を分子、細胞、生理学的に研究を進めています。根の水透過性制御や種子形成における水チャネル・アクアポリンの機能と活性調節機構、耐塩性関わるイオン輸送系、酸性土壌において根の生育を阻害するアルミニウム(Al)イオンが関係する細胞の成長制御機構やAl耐性機構について解析しています。

水、低分子化合物、イオンの輸送とその制御機構の解析

　種子登熟時に発現して機能していると考えられる液胞膜型アクアポリンの水輸送活性調整機構、オオムギやイネの根の水透過性を制御している原形質膜型アクアポリンについて研究を実施しています。また一部のアクアポリンは、水以外の重要な低分子化合物（CO2やNa+など）の輸送を持つことを明らかにし、これらアクアポリンの選択性の分子機構や植物体における生理的役割の解明を目指しています。

水、二酸化炭素、イオンなどの輸送体として働く膜タンパク質アクアポリン

植物におけるアルミニウム毒性と耐性機構の解析

　タバコ培養細胞と植物体を材料に、Alによる細胞死誘発や根伸長阻害の機構を解析して います。最近は液胞プロセッシング酵素とショ糖輸送体に着目した機構を明らかにしました。さらにAl耐性機構である「Alによって活性化されるリンゴ酸トランスポーター（ALMT1）」のAl活性化のメカニズムを解析しています。また、植物の様々な生理現象に関わるALMT輸送体ファミリーの機能多様性についても研究しています。
ALMT

コムギのアルミニウム耐性遺伝子：アルミニウム活性化型リンゴ酸輸送体（ALMT1）

環境ストレス応答に関係するイオンチャネル

　塩ストレス環境下では過剰なナトリウムイオンの流入や必須元素であるカリウムの吸収阻害などが起きます。さらにAl存在下ではALMT1を介したリンゴ酸の放出が起きます。これらイオンの「流れ」に関与する輸送体（チャネル・トランスポーター）を、アフリカツメガエル卵母細胞系に発現させた異種機能発現系で電気生理学的に輸送活性を測定し、その特性を解明しています。
イオン輸送

イオン輸送系を発現させたアフリカツメガエル卵母細胞の電気生理測定

最近の主な業績

  • (1) Imran S, Oyama M, Horie R, Kobayashi NI, Costa A, Kumano R, Hirata C, Tran STH, Katsuhara M, Tanoi K, Kohchi K, Ishizaki K, Horie T. Distinct Functions of the Atypical Terminal Hydrophilic Domain of the HKT Transporter in the Liverwort Marchantia polymorpha. Plant Cell Physiol. on-line first(2022.5)
  • (2) Tsuchiya Y, Nakamura T, Izumi Y, Okazaki K, Shinano T, Kubo Y, Katsuhara M, Sasaki T, Yamamoto Y. Physiological Role of Aerobic Fermentation Constitutively Expressed in an Aluminum-Tolerant Cell Line of Tobacco (Nicotiana tabacum), Plant and Cell Physiol. 62:1460–1477 (2021.9)
  • (3) Shibasaka M, Horie T, Katsuhara M. Mechanisms activating latent functions of PIP aquaporin water channels via the interaction between PIP1 and PIP2 proteins. Plant Cell Physiol. 62:92-99 (2021.1)
  • (4) Tran STH, Horie T, Imran S, Qiu J, McGaughey S, Byrt CS, Tyerman SD, Katsuhara M. A Survey of Barley PIP Aquaporin Ionic Conductance Reveals Ca2+-Sensitive HvPIP2;8 Na+ and K+ Conductance. Int. J. Mol. Sci. 21:7135 (2020.9月)
  • (5) Utsugi S., Ashikawa I, Nakamura S, Shibasaka M. TaABI5, a wheat homolog of Arabidopsis thaliana ABA insensitive 5, controls seed germination. J. Plant Res. 133:245–256 (2020.2.)
  • (6) Imran S, Horie T, Katsuhara M. Expression and Ion Transport Activity of Rice OsHKT1;1 Variants. Plants 9:16 (2020,1)
  • (7) Mori IC, Nobukiyo Y, Nakahara Y, Shibasaka M, Furuichi T, Katsuhara M. A cyclic nucleotide-gated channel, HvCNGC2-3, is activated by the co-presence of Na+ and K+ and permeable to Na+ and K+ non-selectively. Plants 7:61 (2018.7)

卒業生・修了生の進路

  • 小野薬品、岡山大学職員、（株）村上農園、ベトナム・フエ大学、など