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Establishment of a model of pH-dependent PIN polarization

Publicly Offered Research

Project AreaMultidimensional Exploration of Logics of Plant Development
Project/Area Number 16H01244
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Biological Sciences
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

古谷 将彦  名古屋大学, 生命農学研究科, 招へい教員 (10432593)

Project Period (FY) 2016-04-01 – 2018-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2017)
Budget Amount *help
¥10,660,000 (Direct Cost: ¥8,200,000、Indirect Cost: ¥2,460,000)
Fiscal Year 2017: ¥5,330,000 (Direct Cost: ¥4,100,000、Indirect Cost: ¥1,230,000)
Fiscal Year 2016: ¥5,330,000 (Direct Cost: ¥4,100,000、Indirect Cost: ¥1,230,000)
KeywordspH / 細胞膜H+-ATPase / オーキシン極性輸送 / PIN / 数理モデル / 構造解析 / シミュレーション
Outline of Annual Research Achievements

細胞膜H+-ATPaseの活性を遺伝学的に操作し、pHの変化がPINの局在及び動態に与える影響を調べた。細胞膜H+-ATPaseの活性はC末端のスレオニンのリン酸化により制御されており、そのスレオニンをアミノ酸置換し恒常的活性型もしくは不活性型にしたH+-ATPase (CA-及びDN-AHA2)をエストラジオール依存的に発現誘導できる系を構築した。植物体全身に過剰発現する系(pER8 G10-90p:XVE<<mCherry-AHA2 (CA, DN, or WT))をPIN1-GFP及びPIN2-GFPを発現する植物体に導入し、T3世代の種子を得た。現在、発現誘導が期待通りにかかる系統を選抜中である。T2世代における予備的実験では、エストラジオール投与によりmCherry-CA-AHA2を表皮細胞に発現誘導させるとPIN2-GFPの偏在に異常が見られ、pHがPIN2の局在を制御する可能性が示唆された。同時に、重力感受細胞特異的な発現誘導系(pER8 ADF9p:XVE<<mCherry-AHA2 (CA, DN, or WT))も確立し、PIN3-GFPを発現する植物体に導入し、現在T3世代の種子を得ている。T2世代における予備的実験ではコルメラ細胞において、PIN3-GFPのシグナルが減退するとともに根の重力屈性に異常が見られ、pHがPIN3の局在を制御する可能性が示唆された。また、これらの系が実際に細胞内外のpHに影響を及ぼし得るかを確認するために、pH指示マーカーであるpHusionを発現する植物体にこれらの系を導入し、T3世代の種子を得た。
さらに、重力シグナルを仲介するLAZY1-LIKE (LZY)の相互作用因子であるRLDファミリーの機能解析を行い、RLDがPINの偏在に大きく寄与することが分かった。特に、細胞膜へのPINの分泌に関与する可能性が示唆された。また、LZY及びRLDタンパク質が重力方向に依存してコルメラ細胞において偏在化することを見出し、PINを重力方向側の細胞膜に分泌しオーキシンを重力方向下側に輸送することが示唆された。

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

(2 results)
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • Research Products

    (10 results)

All 2017 2016

All Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results) Book (2 results)

  • [Journal Article] The Arabidopsis LAZY1 Family Plays a Key Role in Gravity Signaling within Statocytes and in Branch Angle Control of Roots and Shoots2017

    • Author(s)
      Taniguchi Masatoshi、Furutani Masahiko、Nishimura Takeshi、Nakamura Moritaka、Fushita Toyohito、Iijima Kohta、Baba Kenichiro、Tanaka Hirokazu、Toyota Masatsugu、Tasaka Masao、Morita Miyo Terao
    • Journal Title

      The Plant Cell

      Volume: 29 Issue: 8 Pages: 1984-1999

    • DOI

      10.1105/tpc.16.00575

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Auxin-dependent compositional change in Mediator in ARF7- and ARF19-mediated transcription.2016

    • Author(s)
      Ito J, Fukaki H, Onoda M, Li L, Li C, Tasaka M, Furutani M.
    • Journal Title

      Proc Natl Acad Sci U S A

      Volume: 113 Issue: 23 Pages: 6562-6567

    • DOI

      10.1073/pnas.1600739113

    • NAID

      120005764289

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] The formation and maintenance of PIN polarity by NPH3-like proteins and PID kinases.2017

    • Author(s)
      Furutani M, Naramoto S, Morita MT, Tasaka M
    • Organizer
      第58回日本植物生理学会年会
    • Place of Presentation
      鹿児島大学、鹿児島
    • Year and Date
      2017-03-16
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Arabidopsis LAZY1 family mediates gravity signaling in branch angle control of roots through the interaction with RLD family.2017

    • Author(s)
      Furutani Masahiko、Nishimura Takeshi、Taniguchi Masatoshi、Suzuki Kanako、Morita Miyo Terao
    • Organizer
      TAIWAN-JAPAN 2017 Plant Biology ConferenceA
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Arabidopsis LAZY1 family plays key role in gravity signaling in statocytes in branch angle control of roots through the interaction with RLD family.2017

    • Author(s)
      Furutani Masahiko、Nishimura Takeshi、Taniguchi Masatoshi、Suzuki Kanako、Morita Miyo Terao
    • Organizer
      Plant Biology 2017
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] MAB4 family proteins promote PIN clustering to maintain PIN polarity.2017

    • Author(s)
      Furutani Masahiko, Naramoto Satoshi、Tasaka Masao、Morita Miyo Terao
    • Organizer
      Cold Spring Harbor Asia "Plant Cell & Developmental Biology"
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] The DGE/LAZY1 gene family plays a key role in an early step of gravity signaling in statocytes to regulate gravitropism and gravity set point angle in Arabidopsis thaliana2016

    • Author(s)
      Taniguchi M, Nakamura M, Fushita T, Iijima K, Baba K, Oshida R, Tasaka M, Nishimura T, Furutani M, Morit MT
    • Organizer
      CSH Asia, Latest Advances in Plant Development & Environmental Response
    • Place of Presentation
      Awaji, Japan
    • Year and Date
      2016-11-29
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] The MAB4 family proteins maintain PIN polarity together with PINOID by remodeling PIN from an endocytosis pathway at the plasma membrane.2016

    • Author(s)
      Furutani M, Naramoto S, Tasaka M
    • Organizer
      Auxin 2016
    • Place of Presentation
      Sanya, China
    • Year and Date
      2016-10-20
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Book] 新しい植物ホルモンの科学 第3版「オーキシン」の章を分担2016

    • Author(s)
      古谷 将彦、笠原 博幸
    • Publisher
      講談社
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Book] オーキシン極性輸送~植物の”かたち”を生み出す原動力~2016

    • Author(s)
      古谷 将彦
    • Publisher
      NTS
    • Related Report
      2016 Annual Research Report

URL: 

Published: 2016-04-26   Modified: 2018-12-17  

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