児玉研究室 (Kodama Lab)

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 AgarTrap(アガートラップ)法

寄附申込

<お知らせ>

2015.09.18 葉状体を用いたアガートラップ法に関する論文がPlant Biotechnolに掲載。
2015.08.23 CG監修したTV番組(NHK)が放送されました。
2015.06.16 アガートラップ法のページを開設。
2015.05.29 アガートラップ法の和文プロトコールを「植物の生長調節」に発表。表紙を飾りました。
2015.05.25 佐賀新聞に佐賀大農学部記念式典での講演(5/23)に関する記事が掲載されました。
2015.01.20 植物で最適なGFPに関する論文がPlant Biotechnolに掲載決定。
2014.12.11 吉村彩香さん(B4)が第4回オプトバイオシンポジウムで優秀ポスター賞を受賞。
2014.12.10 理研との共同研究がPlant Biotechnolに掲載決定。
2014.11.15 理研との共同研究がSci Repに掲載決定。
2014.09.27 無性芽を用いたアガートラップ法に関する論文がJ Plant Resに掲載決定。

過去のお知らせ

<研究メンバー>

児玉 豊(PI,准教授)
田中 裕之(博士研究員)
田中(坪山) 祥子(博士1年:学振DC1)
藤井 雄太(修士2年)
田村 沙織(修士2年)
木村 俊(修士2年)
濵島 典子(修士1年)
今野 涼太(学部3年)

過去メンバー

<研究メンバーの募集>

児玉研究室では一緒に研究してくれるメンバーを募集しています。特に大学院進学希望者は大歓迎です。分子生物学、植物生理学、細胞生物学などが学べます。また研究活動を通じて、洞察力や考察力だけでなく、将来に役立つ作文力やプレゼン力を身に付けてもらいます。研究メンバーになる条件は「児玉研で行なっている研究に興味があること」だけです。あとはやる気があれば十分です。研究で良い成果が得られれば、学部生・大学院生などを問わず、学会発表や論文発表を行っています。研究室訪問をいつでも受け付けていますので、興味のある方はメールでご連絡ください。

また日本学術振興会の特別研究員への応募者も受け付けています。興味のある方はメールでご連絡ください。

研究室への所属方法
小・中・高の学生→宇都宮大学農学部生物資源科学科あるいは応用生命化学科に入学する必要があります。
宇都宮大学農学部生物資源科学科の学生→3年次の研究室配属の際に希望してください。
宇都宮大学農学部応用生命化学科の学生→3年次の研究室配属の際に希望してください。
修士課程進学希望者→宇都宮大学大学院農学研究科生物生産科学専攻に入学する必要があります。事前にご連絡ください。
博士課程進学希望者→東京農工大学大学院連合農学研究科生物生産科学専攻に入学する必要があります。事前にご連絡ください。
ポスドク希望者→直接メールでご連絡ください。
技術補佐員希望者→直接メールでご連絡ください。

<研究テーマ>

葉緑体運動の解明と制御による光合成の最適化

新しい分子生物学的技術の開発

<キーワード>

植物細胞 光合成 環境応答 生理学 ゼニゴケ 葉緑体運動 寒冷定位運動 細胞小器官 オルガネラ 温度応答 低温 光応答 フォトトロピン 遺伝子組換え 形質転換 ゲノム編集 蛍光タンパク質 BiFC 二分子蛍光補完 FRET 蛍光共鳴エネルギー移動植物工場 物質生産

<研究概要>

光合成の最適化に働く葉緑体運動
身の周りを見渡すと実に多くの植物がいることに気付きます。どこからかやってきた種子は発芽して地中に根を伸ばし、成長した植物は二度と生活環境を変えることなく一生を終えます。そのため、植物は動物と違って動くことができないと思われていますが、植物は外環境の変化を感じ取り、その場で運動し、自分を変化させることによって厳しい環境に適応しています。たとえば、光の方向を感じて茎を曲げる光屈性や重力を感じて体を起こす重力屈性などは普段から目にすることができる植物の運動です。また細胞の中を覗いてみると、細胞小器官がダイナミックに動いていることもわかります。細胞小器官の中でも特に、光合成を行なっている葉緑体は様々な環境変化を敏感に感じ取り、頻繁に細胞内を移動することが知られています。たとえば、葉緑体は光ダメージを避けるために強い光から逃げ、効率よく光合成を行うために弱い光に集まります。また最近、コケやシダなどの一部の植物では、葉緑体が温度変化に応答して細胞内配置を変えることもわかってきました。たとえば、20℃前後の弱光下で栽培されているホウライシダやゼニゴケの葉緑体は細胞表面に配置するのですが、これを0℃付近の環境に移すと、葉緑体は細胞表面から細胞接着面に移動します(J Plant Res, 2008; Plant Cell Environ, 2013)。このような低温で誘導される葉緑体運動は、我々が100年ぶりに再発見した生理現象であり、「葉緑体の寒冷定位運動」と名付けました(J Plant Res, 2008)。また最近、葉緑体だけでなく、核やペルオキシソームも低温に応答して運動することがわかってきました(Plant Cell Environ, 2013)。

児玉研究室では、葉緑体の寒冷定位運動の分子メカニズムの解析から、植物がどのように温度を認識しているのかを解明したいと考えています。研究手法としては、植物生理学、分子生物学、細胞生物学などを用いており、古典技術から最新技術までを幅広く利用しています。さらには、独自の分子生物学技術の開発にも取り組んでいます。様々な解析技術を研究に組み込むことによって、これまでにない新しい研究展開を目指しています。

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 寒冷定位運動によって細胞表面から細胞接着面に移動中の葉緑体(ホウライシダ前葉体)
動画はこちら。※youtubeへのリンクです。25℃弱光から4℃弱光に移動した際の葉緑体の動きを動画としてみることができます。

 

葉緑体の寒冷定位運動は植物の越冬や低温耐性に関与することが示唆されています。また寒冷定位運動はシダやコケなどの一部の植物では観察されますが、不思議な事に、多くの高等植物(作物など)では寒冷定位運動が観察されないことがわかっています。そこで、将来的には寒冷定位運動を応用することによって、作物に越冬性や低温耐性を付与したいと考えています。

新しい分子生物学的技術

児玉研究室では、葉緑体運動に関する研究以外に分子生物学に関する様々な技術開発に取り組んでいます。たとえば、バイオイメージング、遺伝子導入、遺伝子組換え、ゲノム編集、多重遺伝子発現、植物工場などが関連トピックです。最近では、簡便で効率的なゼニゴケの形質転換法であるアガートラップ法の開発に成功しました(Plant Cell Physiol, 2014; J Plant Res, 2015)。また、植物細胞内で起こる様々な分子反応を可視化するバイオイメージング技術の開発にも取り組んでおり、クラゲやサンゴから単離された蛍光タンパク質を改変して様々な技術を開発しています(Plant Mol Biol, 2009; PNAS, 2010; Biotechniques, 2010; Plant Biotechnol, 2011; Plant Biotechnol, 2015)。さらに、共同研究として、細胞への遺伝子導入に関する新しい技術開発も行っています(Biomacromolecules, 2013; Plant Biotechnol J, 2014; Sci Rep, 2015; Plant Biotechnol, 2015)。

発表論文 (Publication List)

Tsuboyama-Tanaka S,  Nonaka S & Kodama Y# (2015) A highly efficient AgarTrap method for genetic transformation of mature thalli of the liverwort Marchantia polymorpha L. Plant Biotechnol, 32:333-336. #Corresponding Author

田中(坪山)祥子, 児玉豊# (2015) アガートラップ法:寒天に捕らえたゼニゴケを簡単に形質転換する 植物の生長調節, 50:83-86. #Corresponding Author

Fujii YKodama Y# (2015) In planta comparative analysis of improved green fluorescent proteins with reference to fluorescence intensity and bimolecular fluorescence complementation ability. Plant Biotechnol, 32:81-87. #Corresponding Author

Lakshmanan M, Yoshizumi T, Sudesh K, Kodama Y & Numata K (2015) Double stranded DNA introduction into intact plant using peptide-DNA complexes. Plant Biotechnol, 32:39-45.

Chuah JA, Yoshizumi T, Kodama Y & Numata K (2015) Gene introduction into the mitochondria of Arabidopsis thaliana via peptide-based carriers. Sci Rep, 5:7751.

Tsuboyama-Tanaka S &  Kodama Y# (2015) AgarTrap-mediated genetic transformation using intact gemmae/gemmalings of the liverwort Marchantia polymorpha L. J Plant Res, 128:337-344.#Corresponding Author

Numata K, Ohtani M, Yoshizumi T, Demura T & Kodama Y (2014) Local gene silencing in plants via synthetic dsRNA and carrier peptide. Plant Biotechnol J, 12:1027-1034.

Tsuboyama SKodama Y# (2014) AgarTrap: a simplified Agrobacterium-mediated transformation method for sporelings of the liverwort Marchantia polymorpha L. Plant Cell Physiol, 55:229-236. #Corresponding Author

Ogasawara Y, Ishizaki K, Kohchi T & Kodama Y# (2013) Cold-induced organelle relocation in the liverwort Marchantia polymorpha L. Plant Cell Environ, 36:1520-1528. #Corresponding Author
See also AoB Blog “When the going gets tough….. the organelles get going”
See also AoB Blog “Relocation, relocation, relocation…”

Lakshmanan M, Kodama Y, Yoshizumi T, Sudesh K & Numata K (2013) Rapid and efficient gene delivery into plant cells using designed peptide carriers. Biomacromolecules, 14, 10-16.

Kodama Y# & Hu C-D# (2013) Bimolecular fluorescence complementation (BiFC) analysis of protein-protein interaction: How to calculate signal-to-noise ratio. Methods Cell Biol, 113, 107-121. (Protocol) #Corresponding Author

Kodama Y# & Hu C-D# (2012) Bimolecular fluorescence complementation (BiFC): A 5-year update and future perspectives. BioTechniques, 53:285–298. (Review) #Corresponding Author

Kodama Y, Suetsugu N & Wada M (2011) Novel protein-protein interaction family proteins involved in chloroplast movement response. Plant Signal Behav, 6:483-490. (Review)

Kodama Y# (2011) A bright green-colored bimolecular fluorescence complementation assay in living plant cells. Plant Biotechnol, 28:95-98. #Corresponding Author

Kodama Y# & Hu C-D# (2010) An improved bimolecular fluorescence complementation assay with a high signal-to-noise ratio. BioTechniques, 49:793-805. #Corresponding Author
See also BioSpotlight in BioTechniques “Venus rising”

Kodama Y*, Suetsugu N*, Kong S-G & Wada M (2010) Two interacting coiled-coil proteins, WEB1 and PMI2, maintain the chloroplast photorelocation movement velocity in Arabidopsis. Proc Nat Acad Sci USA, 107:19591-19596. *Equal contribution.

Kodama Y & Wada M (2009) Simultaneous visualization of two protein complexes in a single plant cell by using multicolor fluorescence complementation analysis. Plant Mol Biol, 70:211-217.

Kodama Y*, Tamura T*, Hirasawa W*, Nakamura K & Sano H (2009) A novel protein phosphorylation pathway involved in osmotic-stress response in tobacco plants. Biochimie, 91:533-539. *Equal contribution.

Kodama Y, Tsuboi H, Kagawa T & Wada M (2008) Low temperature-induced chloroplast relocation mediated by a blue light receptor, phototropin 2, in fern gametophytes. J Plant Res, 121:441-448.

See also Awards for excellence in Journal of Plant Research “Best Paper Awards 2009”

Kodama Y*, Shinya T* & Sano H (2008) Dimerization of N-methyltransferases involved in caffeine biosynthesis. Biochimie, 90:547-551. *Equal contribution.

Kodama Y & Sano H (2007) Functional diversification of a basic helix-loop-helix protein due to alternative transcription during generation of amphidiploidy in tobacco plants. Biochem J, 403:493-499.

See also Commentary Article in Biochemical Journal “Evolutionary tinkering: birth of a novel chloroplast protein”

Kodama Y# (2007) Plastidic proteins containing motifs of nuclear transcription factors. Plant Biotechnol, 24:165-170. (Review) #Corresponding Author

Kodama Y# & Hiroshi Sano (2007) A comparative analysis of basic helix-loop-helix proteins, AtPTF1 and NtWIN4, with reference to plastid localization. Plant Biotechnol, 24:335-338. #Corresponding Author

Yano A, Kodama Y, Koike A, Shinya T, Kim H-J, Matsumoto M, Ogita S, Wada Y, Ohad N & Sano H (2006) Interaction between methylated-DNA binding protein and Ran GTPase during cell division in tobacco cultured cells. Ann Bot, 98:1179-1187.

See also ContentSnapshots in Annals of Botany “Functions of methyl DNA-binding protein during cell division”

Kodama Y & Sano H (2006) Evolution of a basic helix-loop-helix protein from the transcriptional repressor to a plastid-resident regulatory factor – involvement in hypersensitive cell death in tobacco plants. J Biol Chem, 281:35369-35380.

Yap Y-K*, Kodama Y*, Waller F*, Chung K-M*, Ueda H*, Nakamura K*, Oldsen M, Yoda H, Yamaguchi Y & Sano H (2005) Activation of a novel transcription factor through phosphorylation by WIPK, a wound-induced mitogen-activated protein kinase in tobacco plants. Plant Physiol, 139:127-137. *Equal contribution.