光屈性におけるシグナル伝達機構の解析

• Project/Area Number: 13139204
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Osaka City University
• Principal Investigator: 飯野 盛利 大阪市立大学, 大学院理学研究科, 助教授 (50176054)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 高野 誠 農業生物資源研究所, 生理機能研究グループ, チーム長 (20355754)
• Project Period (FY): 2001 – 2004
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2004)
• Budget Amount: ¥74,000,000 (Direct Cost: ¥74,000,000); Fiscal Year 2004: ¥13,200,000 (Direct Cost: ¥13,200,000); Fiscal Year 2003: ¥12,200,000 (Direct Cost: ¥12,200,000); Fiscal Year 2002: ¥16,000,000 (Direct Cost: ¥16,000,000); Fiscal Year 2001: ¥32,600,000 (Direct Cost: ¥32,600,000)
• Keywords: 光屈性 / 青色光反応 / フォトトロピン / 光シグナル伝達 / 幼葉鞘 / オーキシン / イネ / フィトクロム / 突然変異体 / 根 / シグナル伝達

Research Abstract

本研究の目的は、光屈性に働く光シグナル伝達の分子機構を解明することにある。この目的のため、全ゲノム配列の解読がほぼ達成されたイネを主要な材料にして、光屈性の突然変異体を分離し、その原因遺伝子を解析するなど、分子遺伝学的手法を中心にした研究を推進した。本年度はイネcpt1突然変異体の原因遺伝子とその機能的役割についての成果を論文にまとめ(Haga et al. 2005)、さらにcpt2突然変異体の原因遺伝子をマップベースクローニングで解明するための研究を進めた(進行中)。また、イネには3個のフォトトロピン遺伝子(PHOT1a、PHOT1b、PHOT2と命名)があることをイネゲノムデータベース検索によって明らかにし、それらの発現をRNAi法によって抑える研究を進めた。本年度はRNAi組み換え体のT_2種子を得ることができた。今後、T_3種子を収穫して、イネの光屈性におけるフォトトロピンの役割を明らかにする予定である。本年度までのcpt1突然変異体を用いた研究によって、オーキシン(LAA)の不均等分配が幼葉鞘の光屈性の原因になっていることを明らかにした(Haga et al.2005)。本年度は、さらにcpt2突然変異体を用いた実験を行い、この突然変異体でもオーキシンの不均等分配に異常があることを突き止めた。本研究では分子遺伝学的研究に平行して、従来の生理学的手法による研究も進めた。それによって、これまで考えられてきたABP1以外のタンパク質が成長調節のためのオーキシン受容体として機能しているなどの成果を得た(Yamagami et al.2004)。また、光屈性シグナル伝達系におけるカルシウムイオンの関与などの研究も行った(進行中)。

Research Products

• [Journal Article] The rice COLEOPTILE PHOTOTROPISM1 gene encoding an ortholog of Arabidopsis NPH3 is required for phototropism of coleoptiles and lateral translocation of auxin (2005)
  • Author(s): Haga, K., Takano, M., Neumann, R., Iino, M.
  • Journal Title: The Plant Cell 17・1 Pages: 103-115
• [Journal Article] A novel receptor kinase involved in jasmonate-mediated wound and phytochrome signaling in maize coleoptiles (2005)
  • Author(s): He, G., Tarui, Y., Iino, M.
  • Journal Title: Plant and Cell Physiology 46(in press)
• [Journal Article] Two distinct signaling pathways participate in auxin-induced Swelling of pea epidermal protoplasts (2004)
  • Author(s): Yamagami, M., Haga, K.Napier, R.M., Iino, M.
  • Journal Title: Plant Physiology 134・2 Pages: 735-747
• [Book] Roles played by auxin in phototropism and photomorphogenesis. In Light Sensing in Plants (eds., M. Wada, K. Shimazaki and M. Iino),pp.269-276 (2005)
  • Author(s): Iino, M., Haga, K.
  • Total Pages: 370
  • Publisher: Springer-Verlag Tokyo
• [Publications] K.Haga, M.Iino: "Phytochrome-mediated transcriptional up-regulation of ALLENE OXIDE SYNTHASE in rice seedlings"Plant and Cell Physiology. 45(2). 119-128 (2004)
• [Publications] M.Yamagami, K.Haga, R.M.Napier, M.Iino: "Two distinct signaling pathways participate in auxin-induced swelling of pea epidermal protoplasts"Plant Physiology. 134(2). 735-747 (2004)
• [Publications] K.K.Biswas, R.Neumann, K.Haga, O.Yatoh, M.Iino: "Photomorphogenesis of rice seedlings : a mutant impaired in phytochrome-mediated inhibition of coleoptile growth"Plant and Cell Physiology. 44. 242-254 (2003)
• [Publications] Long, C., Iino, M.: "Light-dependent osmoregulation in pea stem protoplasts: photoreceptors,tissue specificity,ion relationships,and physiological implications"Plant Physiology. 125/4. 1854-1869 (2001)
• [Publications] Wang, X., Nishizaki, Y., Haga, K., Iino, M.: "Blue light-dependent osmoregulation of protoplasts from Phaseolus vulgaris pulvini"Plant Cell Physiology. 42/12. 1363-1372 (2001)
• [Publications] Iino, M.: "Phototropism in higher plants. In: EPS Comprehensive Series in Photosciences,Photomovement(eds.,M.Lebert and D.-P.Hader)"Elsevier Science. 235 (2001)