Molecular genetic analysis on the asymmetric auxin distribution-independent phototropism

• Project/Area Number: 18K19329
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 44:Biology at cellular to organismal levels, and related fields
• Research Institution: Niigata University
• Principal Investigator: Sakai Tatsuya 新潟大学, 自然科学系, 教授 (10360554)
• Project Period (FY): 2018-06-29 – 2021-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000); Fiscal Year 2020: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2019: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2018: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
• Keywords: オーキシン / 光屈性 / PP2C / リン酸化修飾 / フォトトロピン / 光環境応答 / 突然変異体 / 植物 / 環境応答

Outline of Final Research Achievements

Etiolated hypocotyls of Arabidopsis seedlings show the phototropic responses in the asymmetric auxin distribution-dependent and -independent manners. We have identified the PP2C gene subfamily, which is probably involved in the asymmetric auxin distribution-independent phototropism. One of them is regulated by light irradiation transcriptionally, and another is phosphorylated in a phototropin-dependent manner. Our phosphoproteome analysis suggests that they function in the phosphorylation modification of many proteins in the etiolated seedlings.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

光屈性はオーキシン不均等勾配によって生じることは、高校の生物教科書でも記された一般的理解である。本研究によってオーキシン不均等勾配に依存しない光屈性誘導機構を明らかにできれば、教科書を書き換える発見となる。また新しい偏差成長の仕組みを明らかにすることによって、光屈性誘導に働くフォトトロピン光受容体機能や、新しい細胞伸長調節の仕組みを明らかにできるといった点で、学術的意義のある研究である。本研究期間内では論文発表にまでは至らなかったが、これに関与することが示唆された PP2C 遺伝子機能の詳細を明らかにすることは、今後の植物生理学研究にとって重要と考えられる。

Research Products

• [Presentation] シロイヌナズナにおけるPIN非依存的光屈性誘導機構の分子遺伝学的解析 (2019)
  • Author(s): 川浦圭太、吉岡真美、芳賀健、酒井達也
  • Organizer: 日本職物生理学会