当研究室の主な研究テーマ
（１） 紫外線、ミトコンドリア障害ならびに放射線応答に関する研究
（２） 温度ストレス（高温や低温）に関する研究
（３） 宇宙環境を利用した研究
紫外線、ミトコンドリア障害ならびに放射線応答に関する研究
植物は太陽光に含まれる紫外線や可視光によって受ける障害を巧みに修復して生命を営んでいます。このような光による傷害と修復の機構、植物特有の光環境適応戦略機構を理解・応用することを目的としています。最近の成果として、イネの紫外線光回復酵素の分子作用機構の解明とともに、その他の紫外線・放射線耐性遺伝子資源の研究開発を行っています（図1)
紫外線や放射線は、直接、DNAに損傷を与えるとともに、細胞内で活性酸素の発生による酸化障害も引き起こすことが知られています。また、ミトコンドリア障害時も、これら活性酸素の発生が問題となります。これらの酸化障害についても、イネをはじめモデル動物の一つである線虫やヒト培養細胞などを用いて広く研究を進めています。
関連する最近の主な発表論文
■ Takahashi M, Teranishi M, Ishida H, Kawasaki J, Takeuchi A, Yamaya T,
Watanabe M, Makino A, Hidema J.
CPD photolyase repairs ultraviolet-B-induced CPDs in rice chloroplast and mitochondrial DNA.
Plant J 66: 433-442 (2011) [Pub Med]
■ Sakashita T, Takanami T, Yanase S, Hamada N, Suzuki M, Kimura T,Kobayashi
Y, Ishii N, Higashitani A.
Radiation biology of Caenorhabditiselegans: germ cell response, aging and
behavior.
J Radiat Res. 51: 107-21 （2010） [PubMed]
■ Teranishi M, Nakamura K, Morioka H, Yamamoto K and Hidema J.
The native cyclobutane pyrimidine dimer photolyase of rice is phosphorylated.
Plant Physiol.146: 1941-1951. (2008) [Pub Med]
■ Mori C, Takanami T, Higashitani A.:
Maintenance of mitochondrial DNA by the Caenorhabditis elegans ATR checkpoint protein ATL-1.
Genetics.180: 681-6. (2008) [PubMed]
■ Sugimoto T, Mori C, Takanami T, Sasagawa Y, Saito R, Ichiishi E, Higashitani
A.
Caenorhabditis elegans par2.1/mtssb-1 is essential for mitochondrial DNA
replication and its defect causes comprehensive transcriptional alterations
including a hypoxia response.
Exp Cell Res. 314: 103-14. (Highlight Issue) (2008) [PubMed]
■ Hidema J, Taguchi T, Ono T, Teranishi M, Yamamoto K and Kumagai T.
Increase in CPD photolyase activity functions effectively for preventing
ultraviolet-B-caused growth inhibition.
Plant J. 50: 70-79. (2007) [PubMed]
温度ストレス（高温や低温）に関する研究
近年、地球規模での気温上昇により、コムギ、オオムギ、トウモロコシ等の主要穀物の生産量の減少、また、温暖化は気温上昇のみならず、局所的には気温低下も生じさせ、国内では10年に一度のイネの大冷害の被害が報告されています。植物は広く、花粉形成から受精に至る生殖期が温度ストレスに最も脆弱であり、コムギ・オオムギの高温障害、イネの低温障害のいずれにおいても、雄性不稔（花粉ができなくなる）が生じ、作物生産に対し壊滅的な被害をもたらしてきました。
本研究は、イネ、オオムギ、モデル植物のシロイヌナズナなどを用いて、分子生理学的、分子遺伝学的な解析を行い、花粉形成過程における温度ストレスの影響について解明するとともに、その克服を目指しています。
最近の成果として、植物ホルモンの一つであるオーキシンによる高温障害の回復効果が確認されました（図２）。これらホルモンによる制御の観点から研究を展開しています。
図２（2010年5月7日朝日新聞）
関連する最近の主な発表論文
■ Oshino T, Miura S, Kikuchi S, Hamada K, Yano K, Watanabe M, Higashitani
A.
Auxin depletion in barley plants under high-temperature conditions represses DNA proliferation in organelles and nuclei via transcriptional alterations.
Plant Cell Environ. 34:284-90. (2011) [PubMed]
■ Sakata T, Oshino T, Miura S, Tomabechi M, Tsunaga Y, Higashitani N, Miyazawa
Y, Takahashi H, Watanabe M, Higashitani A.
Auxins reverse plant male sterility caused by high temperatures.
Proc Natl Acad Sci USA.
107: 8569-74. (2010) (Faculty of 1000 Biology Recommended) [PubMed]
■ Sakata T, Yagihashi N, Higashitani A
Tissue-specific auxin signaling in response to temperature fluctuation.
Plant Signal Behav. 5: 1510-2. (2010) [PubMed]
■ Mori C, Takanami T, Higashitani A.:
Maintenance of mitochondrial DNA by the Caenorhabditis elegans ATR checkpoint protein ATL-1.
Genetics. 180: 681-6. (2008) [PubMed]
宇宙環境を利用した研究
宇宙の微小重力をはじめとする特殊な環境における生物影響、応答について、モデル生物線虫を用いて研究をすすめています。現在、2009年にスペースシャトルアトランティスSTS129で打上げ、その後、宇宙ステーション「きぼう実験棟」で培養した線虫のRNAiや筋肉に及ぼす影響などの解析を進めています。
また、次期予定実験として、同じく線虫を用いて宇宙環境における継世代の影響、特に、エピジェネティックな変化についての研究にも取組んでいます（図３）。http://kibo.jaxa.jp/experiment/theme/first/cerise/
図３
関連する最近の主な発表論文
■ Etheridge T, Nemoto K, Hashizume T, Mori C, Sugimoto T, Suzuki H, Fukui
K, Yamazaki T, Higashibata A, Szewczyk NJ, Higashitani A.
The Effectiveness of RNAi in Caenorhabditis elegans Is Maintained during
Spaceflight.
PLoS One. （in press） 2011 [Pub Med]
■ Higashitani A, Hashizume T, Sugimoto T, Mori C, Nemoto K, Etheridge T,
Higashitani N, Takanami T, Suzuki H, Fukui K, Yamazaki T, Ishioka N, Szewczyk
N, Higashibata A:
C. elegans RNAi space experiment (CERISE) in Japanese Experiment Module
KIBO.
Biol Sci Space. 23: 183-7.(2009) [PubMed]
■ Selch F, Higashibata A, Imamizo-Sato M, Higashitani A, Ishioka N, Szewczyk
NJ, Conley CA.
Genomic response of the nematode Caenorhabditis elegans to spaceflight.
Adv Space Res. 41: 807-815.(2008) [PubMed]
■ Higashibata A, Szewczyk NJ, Conley CA, Imamizo-Sato M, Higashitani A,
Ishioka N.
Decreased expression of myogenic transcription factors and myosin heavy chains in Caenorhabditis elegans muscles developed during spaceflight.
J Exp Biol. 209: 3209-18. (2006) [PubMed]
■ Higashitani A, Higashibata A, Sasagawa Y, Sugimoto T, Miyazawa Y, Szewcyk
NJ, Viso M, Gasset G, Eche B, Fukui K, Shimazu T, Fujimoto N, Kuriyama
K, Ishioka N.
Checkpoint and physiological apoptosis in germ cells proceeds normally in spaceflown Caenorhabditis elegans.
Apoptosis. 10: 949-54. (2005) [PubMed]
