フィトクロムによる植物光センシングと環境応答

• Project Area: Molecular interaction and modal shift of cellular sensors
• Project/Area Number: 21026018
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 河内 孝之 京都大学, 生命科学研究科, 教授 (40202056)
• Project Period (FY): 2009 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥6,000,000 (Direct Cost: ¥6,000,000); Fiscal Year 2010: ¥3,000,000 (Direct Cost: ¥3,000,000); Fiscal Year 2009: ¥3,000,000 (Direct Cost: ¥3,000,000)
• Keywords: フィトクロム / 光受容体 / 環境応答 / シロイヌナズナ / 核局在 / タンパク質相互作用 / 転写制御因子 / 成長相制御 / 信号伝達 / 低温応答 / 陸上植物の環境適応

Research Abstract

フィトクロムは植物の生存に重要な光合成に有効な赤色光を受容し、遺伝子発現を調節する主要な光受容体であり、植物の生涯を通じて機能する。花成に着目したスクリーニングにより、フィトクロム相互作用因子VOZ1,VOZ2を単離同定した。シロイヌナズナでは重複して花成促進機能をもっていた。この因子はphyBの下流、FTの上流で機能した。フィトクロムはシグナル伝達時に細胞質から核へ移行し下流因子の発現を調節する。機能的なVOZ細胞内局在を明らかにするため、核移行/核搬出シグナルを融合したVOZをvoz1 voz2変異体に導入した。表現型解析の結果、核移行株でのみ、変異体の遅咲きが相補した。両株において導入遺伝子の発現解析を行ったところ、mRNAは両株共に検出されたのに対し、タンパク質蓄積は核移行株で著しく低下していた。プロテアソーム阻害剤を用いた解析から、核局在のVOZが積極的に分解されることが示唆された。VOZは核で機能し、シグナル伝達の過程で分解されると考えられる。次に、VOZの発現組織解析を行った。まず、野生株の維管束組織と葉肉細胞を分離し、VOZのmRNA発現量を解析した。その結果、VOZ1は維管束組織のみで、VOZ2は維管束組織を中心に葉肉細胞でも発現が見られた。voz1 voz2二重変異体背景で、GUS-VOZ融合タンパク質をVOZプロモーター制御下で発現する株を作成した。得られた形質転換体で遅咲きの表現型が相補されることを確認し、GUS染色により発現組織を解析した。いずれの成長段階でも、VOZ1は維管束組織において、VOZ2は植物体全体で蓄積していた。さらに、植物の切片の観察より、VOZ1タンパク質は維管束師部に蓄積が見られた。両者に共通する維管束師部でのVOZの発現が花成制御に重要であることが示唆された。

Research Products

• [Journal Article] Characterization of the heme oxygenase protein family in Arabidopsis thaliana reveals a diversity of functions. (2010)
  • Author(s): Gisk, B., Yasui, Y., Kohchi, T., Frankenberg-Dinkel, N.
  • Journal Title: Biochem.J. Volume: 425 Pages: 425-434
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Evolutionarily conserved regulatory mechanisms of abscisic acid signaling in land plants : characterization of ABSCISIC ACID INSENSITIVE1-liketype-2C protein phosphatase of the liverwort Marchantia polymorpha L. (2010)
  • Author(s): Tougane, K., Komatsu, K., Bhyan, S.B., Sakata, Y., Ishizaki, K., Yamato, K.T., Kohchi, T., Takezawa, D.
  • Journal Title: Plant Physiol. Volume: 152 Pages: 1529-1543
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Crystal Structures of the Substrate-Bound Forms of Red Chlorophyll Catabolite Reductase : Implications for Site-Specific and Stereospecific Reaction. (2010)
  • Author(s): Sugishima, M., Okamoto, Y., Noguchi, M., Kohchi, T., Tamiaki, H., Fukuyama, K.
  • Journal Title: J.Mol.Biol. Volume: 402 Pages: 879-891
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The Cyanobacteriochrome, TePixJ, isomerizes its own chromophore by converting phycocyanobilin to phycoviolobilin. (2010)
  • Author(s): Ishizuka, T., Kamiya, A., Suzuki, H., Narikawa, R., Noguchi, T., Kohchi, T., Inomata, K., Ikeuchi M.
  • Journal Title: Biochem. Volume: 50 Pages: 953-961
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Characterization of the heme oxygenase protein family in Arabidopsis thaliana reveals a diversity of functions (2010)
  • Author(s): Gisk, B., Yasui, Y, Kohchi, T., Frankenberg-Dinkel, N.
  • Journal Title: Boichem.J. 425 Pages: 425-434
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Evolutionarily conserved regulatory mechanisms of abscisic acid signaling in land plants : characterization of ABSCISIC ACID INSENSITIVE1-like type-2C protein phosphatase of the liverwort Marchantia polymorpha L. (2010)
  • Author(s): Tougane, K., Komatsu, K., Bhyan, S.B., Sakata, Y., Ishizaki, K., Yamato, K.T., Kohchi, T., Takezawa, D.
  • Journal Title: Plant Physiol. 152 Pages: 1529-1543
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Crystal structure of red chlorophyll catabolite reductase : enlargement of the ferredoxin-dependent bilin reductase family (2009)
  • Author(s): Sugishima, M., Kitamori, Y., Noguchi, M., Kohchi, T., Fukuyama, K.
  • Journal Title: J.Mol.Biol. 389 Pages: 1041-1048
  • Peer Reviewed
• [Presentation] フィトクロム相互作用因子VOZの花成経路における機能解析 (2011)
  • Author(s): 安居佑季子、上本允大、硯亮太、向川佳子、中井勇介、中平洋一、佐藤雅彦、河内孝之
  • Organizer: 第52回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 東北大学(震災に伴い開催中止、講演要旨集発行 要旨集による)
  • Year and Date: 2011-03-11
• [Presentation] 苔類ゼニゴケの青色光受容体フォトトロピンの単離と青色光応答の解析 (2011)
  • Author(s): 小松愛乃、坪井秀憲、末次憲之、石崎公庸、大和勝幸、和田正三、河内孝之
  • Organizer: 第52回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 東北大学(震災に伴い開催中止、講演要旨集発行 要旨集による)
  • Year and Date: 2011-03-11
• [Presentation] 苔類ゼニゴケにおける赤色光受容体フィトクロムを介した生長制御 (2011)
  • Author(s): 井上佳祐、石崎公庸、保坂将志、片岡秀夫、大和勝幸、河内孝之
  • Organizer: 第52回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 東北大学(震災に伴い開催中止、講演要旨集発行 要旨集による)
  • Year and Date: 2011-03-11
• [Presentation] 花成制御に関わるフィトクロム相互作用因子VOZの発現組織解析 (2011)
  • Author(s): 上本允大、安居佑季子、西谷亜依子、硯亮太、佐藤雅彦、河内孝之
  • Organizer: 第52回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 東北大学(震災に伴い開催中止、講演要旨集発行 要旨集による)
  • Year and Date: 2011-03-11
• [Presentation] 苔類ゼニゴケの青色光応答と青色光受容体フォトトロピンの解析 (2011)
  • Author(s): 小松愛乃、坪井秀憲、末次憲之、石崎公庸、大和勝幸、和田正三、河内孝之
  • Organizer: 日本農芸化学会2011年度大会
  • Place of Presentation: 京都女子大学(震災に伴い開催中止、講演要旨集発行 要旨集による)
  • Year and Date: 2011-03-05
• [Presentation] 苔類ゼニゴケの光受容体フィトクロムを介した細胞分裂制御 (2011)
  • Author(s): 井上佳祐、石崎公庸、保坂将志、片岡秀夫、大和勝幸、河内孝之
  • Organizer: 日本農芸化学会2011年度大会
  • Place of Presentation: 京都女子大学(震災に伴い開催中止、講演要旨集発行 要旨集による)
  • Year and Date: 2011-03-05
• [Presentation] 苔類ゼニゴケの環境応答と発生制御 (2010)
  • Author(s): 河内孝之
  • Organizer: 日本植物学会第74回大会
  • Place of Presentation: 中部大学(愛知県)
  • Year and Date: 2010-09-09
• [Presentation] 植物の光環境応答と光受容体 (2010)
  • Author(s): 河内孝之
  • Organizer: 日本生物環境工学会2010年度大会
  • Place of Presentation: 京都大学(京都府)
  • Year and Date: 2010-09-08
• [Presentation] 苔類ゼニゴケにおける赤色光受容体フィトクロムの特徴 (2010)
  • Author(s): 井上佳祐、保坂将志、石崎公庸、片岡秀夫、大和勝幸、河内孝之
  • Organizer: 日本農芸化学会
  • Place of Presentation: 東京大学(東京都)
  • Year and Date: 2010-03-28
• [Presentation] シロイヌナズナ花成制御におけるVOZ遺伝子の機能解析 (2010)
  • Author(s): 西谷愛依子、安居佑季子、硯亮太、上本允大、向川佳子、中井勇介、中平洋一、佐藤雅彦、河内孝之
  • Organizer: 日本農芸化学会
  • Place of Presentation: 東京大学(東京都)
  • Year and Date: 2010-03-28
• [Presentation] 苔類ゼニゴケを用いたフィトクロムを介する細胞応答調節機構の解析 (2010)
  • Author(s): 保坂将志、石崎公庸、井上佳祐、片岡秀夫、大和勝幸、松永幸大、河内孝之
  • Organizer: 日本植物生理学会
  • Place of Presentation: 熊本大学(熊本市)
  • Year and Date: 2010-03-20
• [Presentation] フィトクロムシグナル伝達において機能する花成促進因子VOZの局在解析 (2010)
  • Author(s): 安居佑季子、西谷亜依子、上本允大、硯亮太、向川佳子、中井勇介、中平洋一、佐藤雅彦、河内孝之
  • Organizer: 日本植物生理学会
  • Place of Presentation: 熊本大学(熊本市)
  • Year and Date: 2010-03-19
• [Presentation] 苔類ゼニゴケのフィトクロムを介する光応答 (2009)
  • Author(s): 保坂将志、片岡秀夫、石崎公庸、大和勝幸、河内孝之
  • Organizer: 日本生化学会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場(神戸市)
  • Year and Date: 2009-10-24
• [Presentation] 苔類ゼニゴケにおける青色光受容体クリプトクロムの構造と発現解析 (2009)
  • Author(s): 久保田茜、小松愛乃、石崎公庸、大和勝幸、河内孝之
  • Organizer: 日本生化学会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場(神戸市)
  • Year and Date: 2009-10-24
• [Presentation] 苔類ゼニゴケにおける光屈性と青色光受容体フォトトロピン遺伝子の解析 (2009)
  • Author(s): 小松愛乃、久保田茜、末次憲之、石崎公庸、大和勝幸、和田正三、河内孝之
  • Organizer: 日本生化学会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場(神戸市)
  • Year and Date: 2009-10-24