2015 Fiscal Year Research-status Report
気孔葉緑体シグナルの探索および新奇気孔葉緑体形成因子の機能解析
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15K18556
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
祢宜 淳太郎 九州大学, 理学(系)研究科(研究院), 研究員 (70529099)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 気孔 / 葉緑体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
気孔は一対の孔辺細胞からなり、孔辺細胞には葉緑体が存在する。孔辺細胞における葉緑体の機能については諸説あるが、不明な点が多い。また気孔葉緑体の形成メカニズムも全く分っていない。そこで、気孔における葉緑体の役割を明らかにするために、気孔の葉緑体の自家蛍光がほとんど観察されない変異体gles1を単離した。この変異体では、CO2及び光に対する気孔応答性が低下していることが分かり、ABAに対する応答性はほぼ正常であった。さらに気孔閉鎖を促すS型陰イオンチャネルの活性が、CO2特異的に阻害されることが分かった。気孔葉緑体が、気孔開閉メカニズムにおいて、重要な役割を果たしていることが示唆されたが、どのように孔辺細胞内のイオンバランス制御に関わっているのか、その仕組みは不明である。 そこで、光やCO2などの環境シグナルを感知した気孔葉緑体は、葉緑体シグナルをイオンチャネルやポンプなどに伝えてイオンバランス制御をするという作業仮説をたてた。葉緑体シグナルの実体を明らかにするため、まずイオンチャネルの活性制御に関わると考えられているATP及びカルシウムに着目し、その濃度変化を明らかにすることにした。ATP及びカルシウムセンサータンパクを発現させた植物を用いて、環境刺激を与えたときの、孔辺細胞内の濃度変化をリアルタイムでモニターした結果、HCO3-刺激を加えることで、一過的に孔辺細胞内のカルシウム濃度が上昇することが分かった。一方、ATP濃度に関しては大きく変化しないことが示唆された。
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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
気孔の葉緑体が気孔開閉制御に重要な役割を果たしていることを明らかにした。また、研究目標としていた孔辺細胞内のATP及びカルシウムイオン濃度変化をリアルタイムでモニターする実験系を構築することができた。この実験系を用いて、気孔の葉緑体分化が阻害されたgles1変異体を解析することで、葉緑体シグナルの一端が明らかになると期待される。
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| Strategy for Future Research Activity |
カルシウムセンサータンパクを発現させたgles1変異体を用いて、環境刺激を与えた際のイオン濃度変化をモニターし、気孔葉緑体がカルシウムシグナルに関与しているのかを精査する。また、変異体の原因遺伝子の機能解析を進めることで、気孔葉緑体形成の分子メカニズムを明らかにする。
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| Causes of Carryover |
物品費の使用額が当初の予定よりも少なく済んだため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度で、遺伝子工学試薬を使った実験を多数計画しているので、その実験にあてる予定である。
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Research Products
(10 results)
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[Journal Article] CO2 sensing and stomatal conductance regulation: advances and open questions.2016
Author(s)
Engineer, C., Hashimoto-Sugimoto, M., Negi, J., Rappel, W-J., Iba, K. and Schroeder, J.
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Journal Title
Trends Plant Sci.
Volume: 21
Pages: 16-30
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] The transmembrane region of guard cell SLAC1 channels perceives CO2 signals via an ABA-independent pathway in Arabidopsis.2016
Author(s)
Yamamoto, Y., Negi, J., Wang, C., Isogai, Y., Schroeder, J.I. and Iba, K.
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Journal Title
Plant Cell
Volume: 28
Pages: 557-567
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Enhanced stomatal conductance by a spontaneous Arabidopsis tetraploid, Me-0, results from increased stomatal size and greater stomatal aperture.2016
Author(s)
Monda, K., Araki, H., Kuhara, S., Ishigaki, G., Akashi, R., Negi, J., Kojima M., Sakakibara, H., Takahashi, S., Hashimoto-Sugimoto, M., Goto, N. and Iba, K.
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Journal Title
Plant Physiol.
Volume: 170
Pages: 1435-1444
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Dominant and recessive mutations in the Raf-like kinase HT1 gene completely disrupt stomatal responses to CO2.2016
Author(s)
Hashimoto-Sugimoto, M., Negi, J., Monda, K., Higaki, T., Isogai, Y., Nakano, T., Hasezawa, S. and Iba, K.
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Journal Title
J.Exp. Bot.
Volume: 未定
Pages: 未定
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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