アブシジン酸誘導気孔閉口機構の解析

2009 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17078006
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: 村田 芳行 Okayama University, 大学院・自然科学研究科, 教授 (70263621)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 森 泉 岡山大学, 資源生物科学研究所, 助教 (40379805)
• Keywords: アブシジン酸 / 気孔 / 孔辺細胞 / リン酸化 / 脱リン酸化 / カルシウム依存性タンパク質リン酸化酵素 / 活性酸素種 / ジャスモン酸メチル

Research Abstract

植物は、一対の孔辺細胞からなる気孔の開閉によってガス交換とともに水の蒸散の調節している。この水の蒸散は、根からの養分吸収や植物の耐乾燥性に深く関与している。特に、植物ホルモンのアブシジン酸によって誘導される気孔閉口は、乾燥ストレスに対する重要な応答である。
本研究では、シロイヌナズナ孔辺細胞におけるアラシジン酸(ABA)シグナル伝達経路の解明を、ジャスモン酸メチル(MeJA)シグナル伝達経路と比較しながら、細胞生物学、分子遺伝学、生理学等の手法を用いて行なっている。
主な成果として、
1) ABAシグナル伝達経路におけるカルシウム依存性シグナル伝達経路におけるカルシウム依存性タンパク質リン酸化酵素の役割を調べ、ABAシグナル伝達経路とMeJAシグナル伝達経路とにおいて、カルシウム依存性タンパク質リン酸化酵素の役割の違いを明らかにした。
2) 液胞膜イオンチャネル(TPC1)の気孔運動への影響を調べ、TPC1がABAやMeJAが誘導する気孔閉口には関与せず、カルシウムが誘導する気孔閉口にのみ関与することを明らかにした。
3) ABAやカルシウムが誘導する気孔閉口には、ABAやカルシウムによるプライミングの必要であることを明らかにした。
4) ABAシグナル伝達経路において、MAPキナーゼが関与していることを明らかにした。
5) 根からの水分吸収におけるアププラスティックフローの役割とその制御に関する知見を得た。
以上のように、本申請研究によって、孔辺細胞のABAシグナル伝達ならびにMeJAシグナル伝達に関する新規な知見を得た。

Research Products

• [Journal Article] Closing plant stomata requires a homolog of an aluminum-activated malate transporter. (2010)
  • Author(s): Sasaki, T., Mori, I.C., Furuichi, T., Munemasa, S., Toyooka, K., Matsuoka, K., Murata, Y., Yamamoto, Y.
  • Journal Title: Plant Cell Physiol. 51 Pages: 354-365
• [Journal Article] Roles of AtTPC1, Vacuolar Two Pore Channel 1, in Arabidopsis Stomatal Closure. (2010)
  • Author(s): Islam, M.M., Munemasa, S., Hossain, M.A., Nakamura, Y., Mori, I.C., Murata, Y.
  • Journal Title: Plant cell Physiol. 51 Pages: 302 311
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Two MAP kinases, MPK9 and MPK12, are preferentially expressed in guard cells and positively regulate ROS-mediated ABA signaling. (2009)
  • Author(s): Jamoes, F., Song, C., Shin, D., Munemasa, S., Takeda, K., Gu, D., Cho, D., Lee, S., Giordo, R., Sritubtim, S., Leonhardt, N., Ellim, B.E., Murata, Y., Kmak, J.M.
  • Journal Title: Proc.Natl.Acad.Sci.USA 106 Pages: 20520 20525
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Proline and Glycinebetaine Confer Cadmium Tolerance on Tobacco Bright Yellow-2 Cells by Increasing Ascorbate-Glutathione Cycle Enzyme Activities. (2009)
  • Author(s): Islam, M.M., Hoque, M.A., Okuma, E., Jannat, R., Banu, M.N.A., Jahan, M.S., Nakamura, Y., Murata, Y.
  • Journal Title: Biosci.Biotechnol.Biochem. 73 Pages: 2320 2323
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Exogenous Proline and Glycinebetaine Suppress Apoplastic Flow to Reduce Na+ Uptake in Rice Seedlings. (2009)
  • Author(s): Sobahan, M.A., Arias, C.R., Okuma, E., Shimoishi, Y., Nakamura, Y., Hirai, Y., Mori, I.C., Murata, Y.
  • Journal Title: Biosci.Biotechnol.Biochem. 73 Pages: 2037 2042
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Exogenous proline and glycinebetaine increase antioxidant enzyme activities and confer tolerance to cadmium stress in cultured tobacco cells. (2009)
  • Author(s): Islam, M.M., Hoque, M.A., Okuma, E., Banu, M.N.A., Shimoishi, Y., Nakamura, Y., Murata, Y.
  • Journal Title: J.Plant Physiol. 166 Pages: 1587 1597
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Calcium elevation-dependent and attenuated resting calcium-dependent abscisic acid induvtion of stomatal closure and abscisic acid-induced enhancement of calcium sensitivities of S-type anion and inward-rectifying K+ channels in Arabidopsis guard cells. (2009)
  • Author(s): Siegel, R.S., Xue, S., Murata, Y., Yang, Y., Nishimura, N., Wang, A., Schroeder, J.I.
  • Journal Title: Plant J. 59 Pages: 207 220
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Myrosinases, TGG1 and TGG2 redundantly function in ABA and MeJA signaling in Arabidopsis guard cells. (2009)
  • Author(s): Islam, M.M., Tani, C., Watanabe-Sugimoto, M., Uraji, M., Jahan, M.S., Masuda, C., Nakamura, Y., Mori, I.C., Murata, Y.
  • Journal Title: Plant cell Physiol. 50 Pages: 1171 1175
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] De-regulated expression of the plant glutamate receptor homolog AtGLR3.1 impairs long-term Ca2+-programmed stomatal closure. (2009)
  • Author(s): Cho, D., Kim, S., Murata, Y., Lee, S., Jae, S.-K., Nam, H.G., Kwak, J.m.
  • Journal Title: Plant J. 58 Pages: 437 449
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Proline and glycinebetaine induce antioxidant defense gene express cell death in cultured tobacco cells under salt stress. (2009)
  • Author(s): Banu, M.N.A., Hoque, M.A., Watanabe-Sugimoto, M., Matsuoka, K., Nakamura, Y., Shimoishi, Y., Murata, Y.
  • Journal Title: J.Plant Physiol. 166 Pages: 146 156
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 孔辺細胞内のジャスモン酸メチルジグナル伝達におけるシロイヌナズナカルシウム依存性タンパク質リン酸化酵素CPK6の役割 (2010)
  • Author(s): 宗正晋太郎、中村宜督、森泉、村田芳行
  • Organizer: 日本農芸化学会2010年度大会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 20100327-20100330
• [Presentation] Plant hormone signal integration in guard cells (2010)
  • Author(s): Izumi C. Mori, Shintaro Munemasa, Naoki Saito, Megumi Watanabe-Sugimoto, Misugi Uraji, Kenji Oda, Yoshimasa Nakamura, Yasuaki Shimoishi Yoshiyuki Murata
  • Organizer: 第51回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 熊本
  • Year and Date: 20100318-20100321
• [Presentation] ミロシナーゼTGG1とTGG2はABAおよびMeJAシグナルにおいて冗長的に機能している (2010)
  • Author(s): Mohamad Mahbub Islam、谷千春、渡邉(杉本)恵、裏地美杉、Md.Sarwar Jahan、増田頂二、中村宜督、森泉、村田芳行
  • Organizer: 第51回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 熊本
  • Year and Date: 20100318-20100321
• [Presentation] 孔辺細胞内のジャスモン酸メチルシグナル伝達におけるシロイヌナズナカルシウム依存性タンパク質リン酸化酵素CPK6の役割 (2010)
  • Author(s): 宗正晋太郎、中村宜督、森泉、村田芳行
  • Organizer: 第51回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 熊本
  • Year and Date: 20100318-20100321
• [Presentation] ROS-mediated ABA signaling in guard cells (2010)
  • Author(s): Fabien Jammes, Dongxiu Zhang, Jun Zheng, Erin Dovle, Izumi C.Mori, Julian I.Schroeder, Shintaro Munewasa, Yoshiyuki Murata, Brian Ellis, June M.Kwak
  • Organizer: 第51回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 熊本
  • Year and Date: 20100318-20100321
• [Presentation] Protein kinases in ROS-mediated guard cell ABA signaling (2010)
  • Author(s): Fabien Jammes, Carline Sirichandra, Hengcheng Hu, Dan Gu, Dongxiu Zhang, Jun Zheng, Yoshiyuki Murata, Sylvain Merlot, June M.Kwak
  • Organizer: 第51回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 熊本
  • Year and Date: 20100318-20100321
• [Presentation] : Abscisic acid signaling and methyl jasmonate signaling in guard cells (2010)
  • Author(s): Yoshiyuki Murata, Izumi C.Mori
  • Organizer: International Symposium on Plant Membrane Transport
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 20100312-20100313
• [Presentation] Effects of K252a and Okadaic Acid on ABA-induced Cytosolic Ca2+ Oscillations in Arabidopsis Guard Cells. (2010)
  • Author(s): Mohammad Anowar Hossain, Shintaro Munemasa, Yoshimasa Nakamura, Izumi C.Mori, Yoshiyuki Murata
  • Organizer: 日本農芸化学会中四国支部第26回講演会
  • Place of Presentation: 松山
  • Year and Date: 2010-01-23
• [Presentation] Salicylic acid-induced stomatal closure in Arabidopsis (2010)
  • Author(s): Md.Atiqur Rahman Khokon, Shintaro Munemasa, Yoshimasa Nakamura, Izumi C.Mari, Yoshiyuki Murata
  • Organizer: 日本農芸化学会中四国支蔀第26回講演会
  • Place of Presentation: 松山
  • Year and Date: 2010-01-23
• [Presentation] シロイヌナズナのアブシジシ酸ならびにジャスモン酸メチル誘導気孔閉口におけるミロシナーゼの関与 (2009)
  • Author(s): Mohammad Muhbub Islam、谷千春、渡邉恵、裏地美杉、Md.Sarwar Jahan、増田頂二、中村宜督、森泉、村田芳行
  • Organizer: 日本農芸化学会2009年度合同沖縄大会
  • Place of Presentation: 那覇
  • Year and Date: 20091030-20091031
• [Presentation] Analysis of guard cell signaling events of fia, the ABA-insensitive mutant of Vicia faba. (2009)
  • Author(s): Izumi C. Mori, Yusuke Sugiyama, Shintaro Munemasa, Misugi Uraji, Meumi Watanabe-Sugimoto, Yoshimasa Nakamura, Sumio Iwai, Yoshiyuki Murata
  • Organizer: Plant Biology 2009
  • Place of Presentation: Honolulu, Hawaii
  • Year and Date: 20090718-20090722
• [Presentation] Functions of valuolar two pore channels 1 (TPC1), in Arabidopsis stomatal closure. (2009)
  • Author(s): Mohammad Mahbub Islam, Shintaro Munemasa, Mohammad Anowar Hossain, Yoshimasa Nakamura, Izumi C. Mori, ○Yoshiyuki Murata
  • Organizer: Plant Biology 2009
  • Place of Presentation: Honolulu, Hawaii
  • Year and Date: 20090718-20090722
• [Presentation] Increased antioxidant defense and glyoxalase systems by proline and glycinebetaine confer salt tolerance in cultured tobacco cells. (2009)
  • Author(s): Md.Anamul Hoque, Nst.Naerin Akhter Banu, Eiji Okuma, Meuai Watansbe-Sugimoto, Katsumi Amako, Ken Matsuoka, Yasuaki Shimoishi, Yoshimasa Nakamura, Yoshiyuki Murata
  • Organizer: Plant Biology 2009
  • Place of Presentation: Honolulu, Hawaii
  • Year and Date: 20090718-20090722
• [Presentation] Arabidopsis calcium dependent protein kinase, CPK6 functions in methyl jasmonate signaling in guard cells. (2009)
  • Author(s): Shintaro Munemasa, Yoshimasa Nakamura, Izumi C.Mori, Yoshiyuki Murata
  • Organizer: Plant Biology 2009
  • Place of Presentation: Honolulu, Hawaii
  • Year and Date: 20090718-20090722
• [Presentation] Role of glutathione in ABA-induce stomatal closure in Arabidopsis thaliana. (2009)
  • Author(s): Eiji Okuma, Md.Sarwar Jahan, Shintaro Munemasa, Ken-ichi Oaswa, Megumi Watanabe-Sugimoto, Yoahimasa Nakamura, Izuoi C.Mori. Yoshiyuki Murata
  • Organizer: Plant Biology 2009
  • Place of Presentation: Honolulu, Hawaii
  • Year and Date: 20090718-20090722
• [Presentation] TGG1 and TGG2 redundantly function in ABA and MeJA signaling in Arabidopsis guard cells. (2009)
  • Author(s): Misugi Uraji, Moha〓ad Mahbub Islam, Chiharu Tani, Megumi Watanabe-Sugimoto, Md.Sarwar Jahan, Choji Masuda, Yoshiwass Nakamura, Izumi C.Mori, Yoshiyuki Murata
  • Organizer: Plant Biology 2009
  • Place of Presentation: Honolulu, Hawaii
  • Year and Date: 20090718-20090722
• [Presentation] Roles of RNC1, regulatory A subunit of protein phosphatase 2A, in methyl jasmonate signaling and signal crosstalk between methyl jasmonate and abscisic acid. (2009)
  • Author(s): Hiroyuki Okamoto, Naoki Saito, Shintaro Munemasa, Yoshimasa Nakamura, Izumi C.Mori, Yoshiyuki Murata
  • Organizer: Plant Biology 2009
  • Place of Presentation: Honolulu, Hawaii
  • Year and Date: 20090718-20090722
• [Presentation] シロイヌナズナAHK5は孔辺細胞内のABAシグナリングにおいて負の制御因子として機能する (2009)
  • Author(s): 宗正晋太郎、中村宜督、森泉、村田芳行
  • Organizer: 日本植物生理学会年会第50回講演会
  • Place of Presentation: 愛知
  • Year and Date: 20090321-20090324
• [Presentation] シロイヌナズナにおけるジャスモン酸メチル誘導気孔閉ロシグナル伝達経路でのプロテインボスファターゼ2Aの役割 (2009)
  • Author(s): 齋藤直毅、中村宜督、森泉、村田芳行
  • Organizer: 日本植物生理学会年会第50回講演会
  • Place of Presentation: 愛知
  • Year and Date: 20090321-20090324
• [Presentation] TGG1 and TGG2, myrosinases that function in ABA and MeJA signaling in Arabidopsis guard cells. (2009)
  • Author(s): Moham〓ad Mahbub Islam, Chiharu Tani, Megumi Watanabe-Sugimoto, Misugi Uraji, Md.Sarwar Jahan, Choji maguda, Yoshi mesa Nakamura, [zumi], Mori, Yoshiyuki Murata
  • Organizer: 日本農芸化学会中四国支部第24回講演会
  • Place of Presentation: 松江
  • Year and Date: 2009-05-23
• [Presentation] Role of proline and glycinebetaine on glutathione-associated enzyme activities under cadmium stress. (2009)
  • Author(s): Moha〓ad Muzahidul Islao, Md.Anamul Hoque, Eiji Okuma, Rayhanur Jannat, Mst.Masrin Akhter Banu, Yoshimasa Nakamura, Yoshiyuki Murata
  • Organizer: 日本農芸化学会中四国支部第24回講演会
  • Place of Presentation: 松江
  • Year and Date: 2009-05-23
• [Presentation] Exogenous proline and glycinebetaine improve salt tolerance via modulation of antioxidant enzymes activitiy in rice seedlings. (2009)
  • Author(s): Eiji Okuma, Yasuaki Shimoishi, Yoshimasa Nakamura, Izumi I.Mori
  • Organizer: 日本農芸化学会中四国支部第24回講演会
  • Place of Presentation: 松江
  • Year and Date: 2009-05-23