光屈性を誘導するフォトトロピンシグナル伝達経路の解析

• Project Area: Environmental sensing of plants: Signal perception, processing and cellular responses
• Project/Area Number: 25120710
• 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: Niigata University
• Principal Investigator: 酒井 達也 新潟大学, 自然科学系, 教授 (10360554)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥16,380,000 (Direct Cost: ¥12,600,000、Indirect Cost: ¥3,780,000); Fiscal Year 2014: ¥8,190,000 (Direct Cost: ¥6,300,000、Indirect Cost: ¥1,890,000); Fiscal Year 2013: ¥8,190,000 (Direct Cost: ¥6,300,000、Indirect Cost: ¥1,890,000)
• Keywords: 植物基礎科学 / 光環境応答 / 光屈性 / フォトトロピン / 胚軸 / シロイヌナズナ

Outline of Annual Research Achievements

rpt2 の詳細な表現型解析と NPH3 リン酸化調節、及びNPH3細胞内局在の解析がつながり、一次正光屈性と二次正光屈性を分ける分子機構が明らかになった。RPT2 は phot1 の光感受性を下げる働きをしており、光によって発現が誘導されると、phot1の光感受性を下げて光寛容を与えている。NPH3は暗所でリン酸化されていると phot1 と結合し、細胞膜に局在してシグナルを流すことを可能にしているが、phot1が活性化してNPH3の脱リン酸化が誘導されるとNPH3がphot1及び細胞膜から解離して不活化することが明らかになった。RPT2によるphot1活性化抑制がNPH3脱リン酸化を抑制し、NPH3のリン酸化状態のゆるやかな回復、NPH3-phot1複合体の回復を誘導し、二次光屈性が誘導されることを明らかにした。この発見は、古典植物生理学で謎とされていた一次正光屈性の仕組みや赤色光照射による光屈性促進機構の解明として高く評価される。またphot1の光感受性変換機構の存在を明らかにしたことにより、phot1分子スイッチの調節技術の開発につながる可能性をひめた研究成果となった。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Arabidopsis ROOT PHOTOTROPISM2 contributes to the adaptation to High-Intensity Light in Phototropic Responses. (2015)
  • Author(s): Ken Haga, Tomoko Tsuchida-Mayama, Mizuki Yamada and Tatsuya Sakai
  • Journal Title: The Plant Cell Volume: 27 Issue: 4 Pages: 1098-1112
  • DOI: 10.1105/tpc.15.00178
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] PINOID functions in root phototropism as a negative regulator. (2015)
  • Author(s): Ken Haga and Tatsuya Sakai
  • Journal Title: Plant Signaling Behaivior Volume: 10
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] PINOID AGC kinases are necessary for phytochrome-mediated enhancement of hypocotyl phototropism in Arabidopsis. (2014)
  • Author(s): Haga K, Hayashi K, Sakai T.
  • Journal Title: Plant Physiol. Volume: 166 Issue: 3 Pages: 1535-1545
  • DOI: 10.1104/pp.114.244434
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The Phototropic Response is Locally Regulated Within the Topmost Light-Responsive Region of the Arabidopsis thaliana Seedling. (2014)
  • Author(s): Yamamoto K, Suzuki T, Aihara Y, Haga K, Sakai T, Nagatani A.
  • Journal Title: Plant Cell Physiol. Volume: 55 Issue: 3 Pages: 497-506
  • DOI: 10.1093/pcp/pct184
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] YUCASIN is a potent inhibitor of YUCCA(s), a key enzyme in auxin biosynthesis (2014)
  • Author(s): T. Nishimura, K. Hayashi, H. Suzuki, A. Gyohda, C. Takaoka, Y. Sakaguchi, S. Matsumoto, H. Kasahara, T. Sakai, J. Kato, Y. Kamiya, T. Koshiba
  • Journal Title: Plant J Volume: 352-66 Issue: 3 Pages: 352-366
  • DOI: 10.1111/tpj.12399
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Contribution of RPT2 to plant adaptation to high-intensity light in phototropic responses. (2015)
  • Author(s): Ken Haga and Tatsuya Sakai
  • Organizer: The 2nd International Symposium on plant environment sensing abstracts.
  • Place of Presentation: 産業技術研究所
  • Year and Date: 2015-03-13 – 2015-03-15
• [Presentation] Analysis of function of auxin and its action mechanism in Arabidopsis root phototropism. (2015)
  • Author(s): Taro Kimura, Ken Haga, Kenichiro Hayashi, Zhao Yunde, Yumiko Tekebayashi, Hiroyuki Kasahara and Tatsuya Sakai
  • Organizer: The 2nd International Symposium on plant environment sensing abstracts.
  • Place of Presentation: 産業技術研究所
  • Year and Date: 2015-03-13 – 2015-03-15
• [Presentation] シロイヌナズナの根の光屈性におけるオーキシンの機能と作用機序の解析 (2014)
  • Author(s): 木村太郎、芳賀健、林謙一郎、Yunde Zhao、竹林裕美子、笠原博幸、酒井達也
  • Organizer: 日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 富山大学
  • Year and Date: 2014-03-18 – 2014-03-20
• [Presentation] シロイヌナズナ胚軸の一次正光屈性および二次正光屈性におけるD6プロテインカイネースの役割 (2014)
  • Author(s): 芳賀健、Claus Schwechheimer、酒井達也
  • Organizer: 日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 富山大学
  • Year and Date: 2014-03-18 – 2014-03-20
• [Presentation] NIMA関連キナーゼによるチューブリンのリン酸化は細胞成長に関与する (2014)
  • Author(s): 本瀬宏康、高谷彰吾、酒井達也、小澤真一郎、高橋裕一、高橋卓
  • Organizer: 日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 富山大学
  • Year and Date: 2014-03-18 – 2014-03-20
• [Book] Plant ABC transporters (2014)
  • Author(s): Tatsuya Sakai, Yukiko Uehara and Akitomo Nagashima
  • Total Pages: 331
  • Publisher: Springer
• [Remarks] 植物の光感受性変換機構の発見
  • URL: http://www.niigata-u.ac.jp/research/study/270415.pdf