光屈性の生態学的機能を支える分子機構

• Project Area: Environmental sensing of plants: Signal perception, processing and cellular responses
• Project/Area Number: 23120524
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• 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, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (50176054)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2013-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥16,380,000 (Direct Cost: ¥12,600,000、Indirect Cost: ¥3,780,000); Fiscal Year 2012: ¥8,190,000 (Direct Cost: ¥6,300,000、Indirect Cost: ¥1,890,000); Fiscal Year 2011: ¥8,190,000 (Direct Cost: ¥6,300,000、Indirect Cost: ¥1,890,000)
• Keywords: 環境 / シグナル伝達 / 植物 / 生理学 / 光生物学

Outline of Annual Research Achievements

イネ幼葉鞘とシロイヌナズナ胚軸の光屈性は多相的な光量反応曲線を示すが、全ての反応はphot1を光受容体としNPH3/CPT1を必須なシグナル因子とするシグナル伝達系に基づくことを明らかにしている。本年度は多相的な光量反応曲線の分子基盤を探る研究をイネ幼葉鞘(lazy1背景)を用いて進め、次の結果を得た。２つのphot1遺伝子の一方のみの欠損によりタンパク質レベルが半減した場合、パルス誘導光屈性の光量反応曲線は、最大屈曲角度と形状を維持したまま、高光量側にシフトすることが明確になった。また、時間依存光屈性(2～32分照射)もその誘導に有効な光強度が同様に高強度側にシフトすることが明らかになった。これらの結果から、phot1のレベルは光量反応曲線の光量軸における位置(光感度)と相関することが明確になった。前年度の研究で、広帯域光源（青色～近紫外光）で求めた光量反応曲線は、狭帯域光源では単純化し、パルス誘導光屈性の低光量域の小ピークが消失すること、この小ピークは青色光(450 nm)に低光量の近紫外光(384 nm)を加えると生じることを見出した。本年度の研究で、小ピークは青色光→近紫外光の順で照射しても出現するが、その逆では出現しないこと、近紫外光は上方から照射しても効果を持つことなどが明らかになった。近紫外光の作用はphot1を光受容体とする光化学反応の何らかの多相性を反映していると考えられる。葉緑体光定位運動におけるphotシグナル伝達機構との関係を調べる目的で、イネの葉緑体運動を定量的に計測する方法を確立し、イネでもphot1が葉緑体集合反応に関与していることを明らかにした。更に、光屈性の測定では表現型の検出が困難であったPHOT2-RNAi系統を解析し、葉緑体逃避反応が欠損したPHOT2-RNAi系統の分離を達成した。

Research Progress Status

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Identification of rice Allene Oxide Cyclase mutants and the function of jasmonate for defence against Magnaporthe oryzae (2013)
  • Author(s): Riemann, M., Haga, K., Shimizu, T., Okada, K., Ando, S., Mochizuki, S., Nishizawa, Y., Yamanouchi, U., Nick, P., Yano, M., Minami, E., Takano, M., Yamane, H., and Iino, M.
  • Journal Title: The Plant Journal Volume: 74 Issue: 2 Pages: 226-238
  • DOI: 10.1111/tpj.12115
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] AtLAZY1 is a signaling component required for gravitropism of the Arabidopsis thaliana inflorescence. (2013)
  • Author(s): Yoshihara, T., Spalding, E.P., Iino, M.
  • Journal Title: The Plant Journal Volume: 74 Issue: 2 Pages: 267-279
  • DOI: 10.1111/tpj.12118
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] OsJAR1 mainly contributes to biosynthesis of the stress-induced jasmonoyl-isoleucine that is involved in defense responses in rice. (2013)
  • Author(s): Shimizu, T., Miyamoto, K., Miyamoto, K., Minami, E., Nishizawa, Y., Iino, M., Nojiri, H., Yamane, H., Okada, K.
  • Journal Title: Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry Volume: -
  • Peer Reviewed
• [Presentation] イネの根の病害抵抗性発現におけるジャスモン酸類の役割. (2013)
  • Author(s): 清水崇史, 西野沙希, 藤川奈那央, 東條元昭, 岡田憲典, 山根久和, 飯野盛利
  • Organizer: 日本農芸化学会2013年度大会
  • Place of Presentation: 東北大学（宮城県）
  • Year and Date: 2013-03-25
• [Presentation] イネのアレンオキシドサイクラーゼ変異株の単離と, いもち病菌抵抗性におけるジャスモン酸類の役割. (2013)
  • Author(s): Riemann, M., 芳賀健, 清水崇史, 岡田憲典, 安藤杉尋, 望月進, 西澤洋子, 山内歌子, Nick, P., 矢野昌裕, 南栄一, 高野誠, 山根久和, 飯野盛利
  • Organizer: 54回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 岡山大学（岡山県）
  • Year and Date: 2013-03-23
• [Presentation] イネの根の病害抵抗性発現におけるジャスモン酸の役割. (2012)
  • Author(s): 清水崇史, 西野沙希, 藤川奈那央, 東條元昭, 岡田憲典, 山根久和, 飯野盛利
  • Organizer: 植物化学調節学会第47回大会
  • Place of Presentation: 山形大学（山形県）
  • Year and Date: 2012-10-28
• [Presentation] Multiphasic fluence-response relationship in blue light-induced phototropism of rice coleoptiles: its molecular basis and wavelength dependency. (2012)
  • Author(s): Zhang, B., Iino, M.
  • Organizer: 第17回2012年日本光生物学協会年会
  • Place of Presentation: 大阪大学（大阪府）
  • Year and Date: 2012-08-18
• [Presentation] The role of PHYTOCHROME KINASE SUBSTRATE (PKS) proteins in phototropism. (2012)
  • Author(s): Kami, C., Allenbach, L., Ljung, K., Watahiki, M.K., Yamamoto, K.T., Fankhauser, C.
  • Organizer: 第17回2012年日本光生物学協会年会
  • Place of Presentation: 大阪大学（大阪府）
  • Year and Date: 2012-08-17
• [Presentation] Functional roles for phototropin1 in blue light-induced phototropism of rice coleoptiles (2012)
  • Author(s): Suzuki, M., Zhang, B., Yoshihara, T., Takano, M., Iino, M.
  • Organizer: The 1st International Symposium on Plant Environmental Sensing
  • Place of Presentation: 東大寺文化センター(奈良県)
  • Year and Date: 2012-03-20
• [Presentation] Isolation of rice (Oryza sativa) mutants defective in UV-B-specificanthocyanin accumulation response (2012)
  • Author(s): Seo, N., Suzuki, M., Iino, M.
  • Organizer: 第53回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 京都産業大学(京都府)
  • Year and Date: 2012-03-16
• [Presentation] UV-B-specific physiological responses in japonica rice and isolation of their mutants (2011)
  • Author(s): Seo, N., Suzuki, M., Iino, M.
  • Organizer: The 5th Asia and Oceania Conference on Photobiology
  • Place of Presentation: 奈良県新公会堂(奈良県)(招待講演)
  • Year and Date: 2011-08-01
• [Presentation] Functional roles for phototropin1 in blue light-induced phototropism and chloroplast movement in rice (Oryza sativa L.) (2011)
  • Author(s): Suzuki, M., Yoshihara, T., Kagawa, T., Takano, M., Iino, M.
  • Organizer: The 5th Asia and Oceania Conference on Photobiology
  • Place of Presentation: 奈良県新公会堂(奈良県)
  • Year and Date: 2011-07-31
• [Presentation] Multiphasic fluence-response relationship for blue light-induced phototropism of Arabidopsis hypocotyls and its molecular basis (2011)
  • Author(s): Nishimura, T., Suzuki, M., Iino, M.
  • Organizer: The 5th Asia and Oceania Conference on Photobiology
  • Place of Presentation: 奈良県新公会堂(奈良県)
  • Year and Date: 2011-07-31
• [Presentation] Multiphasic fluence-response relationship for blue light-induced phototropism of rice coleoptiles and its molecular basis (2011)
  • Author(s): Zhang, B., Iino, M.
  • Organizer: The 5th Asia and Oceania Conference on Photobiology
  • Place of Presentation: 奈良県新公会堂(奈良県)
  • Year and Date: 2011-07-31