2022 Fiscal Year Annual Research Report
不規則な環境変動に応答した気孔開度と花成の制御機構
| Project Area | Multi-layered regulatory system of plant resilience under fluctuating environment |
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| Project/Area Number |
20H05910
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
木下 俊則 名古屋大学, 理学研究科(WPI), 教授 (50271101)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
児玉 豊 宇都宮大学, バイオサイエンス教育研究センター, 教授 (00455213)
今泉 貴登 名古屋大学, 遺伝子実験施設, 招へい教員 (60767466)
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| Project Period (FY) |
2020-11-19 – 2025-03-31
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| Keywords | 植物 / 環境変動 / 気孔 / 花成 / 光受容体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
植物の段階的な乾燥ステージゲート応答の分子機構を明らかにすることを目的として解析を進め、これまでの研究により、bHLH転写因子AKSs/FBHsが重要な役割を果たすことが明らかとなってきた。そこで、今年度は、AKSs/FBHsのリン酸化部位の経時変化と共同沈降タンパク質について、プロテオミクス解析を進め、AKS1における乾燥処理に応答したリン酸化変動や共同沈降タンパク質を同定した。さらに、支援班の協力のもと、aks変異体と野生株の網羅的な発現解析を進め、転写因子AKSの標的因子が明らかとなってきた。
次に、木漏れ日のような変動光環境における気孔開閉の制御機構について解析を進め、暗転した葉では、葉内[CO2]が急激に高まり、それが気孔開口のキーエンザイムである孔辺細胞の細胞膜H+-ATPaseの迅速な脱リン酸化を引き起し、気孔閉鎖が誘導されていることが明らかとなった。現在、この葉内[CO2]上昇に応答したH+-ATPaseの急激な脱リン酸化のシグナル伝達について解析を進めている。さらに、これまでの研究により、コマツナの一部の葉への光照射が、近隣の葉における光による気孔開口を促進することが明らかとなってきたため、川合班・宮城先生の協力のもと、葉の代謝物の質量分析を行った。
加えて、栄養生長期と生殖生長期に出現する葉における気孔特性の解析を進め、生殖生長期の葉の気孔は、栄養生長期のものより光による気孔開口が促進されており、光合成活性が高く、種子生産に重要な役割を果たしていることが明らかとなった。また、気孔開口のシグナル伝達についての解析を進め、孔辺細胞の細胞膜H+-ATPaseの新規のリン酸化部位の同定とその機能解析、さらに気孔開度制御に関わる新規因子を同定し、現在、不均一環境に応答した気孔開度制御への関与についての解析を進めている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
植物の段階的な乾燥ステージゲート応答に関わるbHLH転写因子AKSs/FBHsについて、リン酸化部位、共同沈降タンパク質、さらにAKSに転写制御を受ける因子群が明らかとなった。また、変動光環境における気孔開度制御においては、葉内CO2が関わることが明らかとなり、長期的な環境刺激や空間的な不均一環境による気孔開度の制御の分子レベルでの理解が大きく研究が進展した。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでに明らかとなったきた植物の段階的な乾燥ステージゲート応答や変動光環境における気孔開度制御において関わっている因子の孔辺細胞内での具体的な作用機作の解析をさらに進めることで、本領域の大きな目標である不均一環境における植物の環境応答の分子機構を明らかにしたい。
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[Journal Article] Ethanol-Mediated Novel Survival Strategy against Drought Stress in Plants2022
Author(s)
Bashir K,Todaka D,Rasheed S,Matsui A,Ahmad Z,Sako K,Utsumi Y,Vu AT,Tanaka M,Takahashi S,Ishida J,Tsuboi Y,Watanabe S,Kanno Y,Ando E,Shin KC,Seito M,Motegi H,Sato M,Li R,Kikuchi S,Fujita M,Kusano M,Kobayashi M,Habu Y,Nagano AJ,Kawaura K,Kikuchi J,Saito K,Hirai MY,Seo M,Shinozaki K,Kinoshita T,*Seki M
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Journal Title
Plant and Cell Physiology
Volume: 63
Pages: 1181～1192
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] ABP1-TMK auxin perception for global phosphorylation and auxin canalization2022
Author(s)
*Friml J, Gallei M, Gelova Z, Johnson A, Mazur E, Monzer A, Rodriguez L, Roosjen M, Verstraeten I, Zivanovic BD, Zou M, Fiedler L, Giannini C, Grones P, Hrtyan M, Kaufmann WA, Kuhn A, Narasimhan M, Randuch M, Rydza N, Takahashi K, Tan S, Teplova A, Kinoshita T, Weijers D, Rakusova
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Journal Title
Nature
Volume: 609
Pages: 575～581
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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