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CO2輸送活性を持つイネアクアポリンの同定・解析

Research Project

Project/Area Number 15J03760
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Plant molecular biology/Plant physiology
Research InstitutionOkayama University

Principal Investigator

中原 由揮  岡山大学, 環境生命科学研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2015-04-24 – 2018-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2017)
Budget Amount *help
¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000)
Fiscal Year 2017: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2016: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2015: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywordsアクアポリン / 膜タンパク / イネ / 二酸化炭素 / スクリーニング法 / 光合成 / 膜輸送 / 植物 / 酵母 / 膜タンパク質 / 植物生理学 / 分子生物学 / 電気生理学 / 酵母スクリーニング系
Outline of Annual Research Achievements

近年、主要作物であるイネにおいて、植物内外のCO2濃度や気孔におけるCO2輸送活性が、光合成の活性やバイオマス増産に深く寄与していることが明らかにされた。しかし、イネにおけるCO2輸送体は未同定であったため、生体膜を介したCO2輸送のメカニズムは解明されていない。
本研究では、これまでにCO2を輸送することが報告されているアクアポリンという膜タンパク質に着目して、イネの持つ34種類のアクアポリンの中からCO2輸送活性を持つものを特定し、輸送機構を明らかにすることを目的とした。
まず我々は、酵母を用いた簡便なCO2輸送体候補遺伝子のスクリーニング法を開発し、イネ、オオムギ、シロイヌナズナの約70個の植物アクアポリンの中から、18個のアクアポリンがCO2輸送活性を有する可能性の高いことを見出した。この中には、これまでにCO2輸送能力を有することが報告されていないTIP型(Tonoplast Intrinsic Protein)およびNIP型(NOD26-like Intrinsic protein)のアクアポリンも含まれていた。中でもイネ液胞型アクアポリンOsTIP2;2は、オルソログの関係に当たるAtTIP2;1が葉緑体包膜に局在していることから(Ferro et al., 2010)、これも葉緑体包膜に局在しCO2を輸送している可能性が高いことが予想された。そこで我々は、OsTIP2;2に着目し、その組織内/細胞内の局在を緑色蛍光タンパクとの融合体や免疫抗体染色法で、光合成活性への影響を、形質転換イネを用いて調べた。その結果、OsTIP2;2はイネ植物体内においては葉緑体周囲および葉緑体の集まる何らかのオルガネラに、細胞コンパートメントレベルでは液胞や葉緑体の周囲に局在していることが確認され、OsTIP2;2を過剰発現したイネは、光合成活性が上昇するという知見が得られた。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2018 2017 2015 Other

All Journal Article (1 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Identification of an H2O2 permeable PIP aquaporin in barley and a serine residue promoting H2O2 transport.2017

    • Author(s)
      Jiye Rhee, Tomoaki Horie, Shizuka Sasano, Yoshiki Nakahara and Maki Katsuhara.
    • Journal Title

      Physiologia Plantarum

      Volume: 159 Issue: 1 Pages: 120-128

    • DOI

      10.1111/ppl.12508

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] CO2輸送体候補アクアポリンOsTIP2;2の同定と機能解析2018

    • Author(s)
      中原由揮, 森泉, 谷口洋二郎, 柴坂三根夫, 堀江智明, 金子智之, 且原真木
    • Organizer
      第59回植物生理学会年会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] ソナレシバのカリウムトランスポーターのシロイヌナズナでの発現はナトリウム・カリウムの輸送と低カリウム条件での生育促進をもたらす2018

    • Author(s)
      多田雄一, 遠藤千里, 且原真木, 堀江智明, 柴坂三根夫, 中原由揮, 来須孝光
    • Organizer
      第59回植物生理学会年会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] CO2輸送体候補OsTIP2;2の細胞内局在2018

    • Author(s)
      中原由揮, 柴坂三根夫, 谷口洋二郎, 且原真木
    • Organizer
      第59回植物生理学会年会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Identification of the CO2 transporters from among the plant aquaporins2017

    • Author(s)
      Yoshiki Nakahara, Mineo Shibasaka, Izumi C. Mori, Tomoaki Horie, Toshiyuki Kaneko, Ichiro Terashima, Maki Katsuhara
    • Organizer
      Taiwan-Japan Plant Biology 2017
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 出芽酵母を用いたCO2輸送体スクリーニング法の開発2015

    • Author(s)
      中原由揮、柴坂三根夫、且原真木
    • Organizer
      第33回YEAST WORKSHOP
    • Place of Presentation
      瀬戸内児島ホテル、倉敷市
    • Year and Date
      2015-11-13
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 酵母を用いた植物アクアポリンの輸送基質特性の解析2015

    • Author(s)
      且原真木、中原由揮
    • Organizer
      第33回YEAST WORKSHOP
    • Place of Presentation
      瀬戸内児島ホテル、倉敷市
    • Year and Date
      2015-11-13
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Remarks] 過酸化水素の輸送体の性質を解明

    • URL

      http://www.rib.okayama-u.ac.jp/researchactivity/170217-1.html

    • Related Report
      2016 Annual Research Report

URL: 

Published: 2015-11-26   Modified: 2024-03-26  

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