2019 Fiscal Year Research-status Report
花弁開閉運動に関わる水チャネル・アクアポリンの機能調節機構の解明
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19K06024
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| Research Institution | Iwate Biotechnology Research Center |
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Principal Investigator |
根本 圭一郎 公益財団法人岩手生物工学研究センター, 園芸資源研究部, 主任研究員 (60566727)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | アクアポリン / 花弁運動性 / カルシウム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
被子植物において花は唯一の生殖器官であり、蕾からの花弁展開や外部刺激に応答した花弁の開閉運動は生殖効率を左右する重要な運動性である。花弁の運動性は膨圧運動に起因しており、水チャネル・アクアポリンPIP2のリン酸化依存的な活性化が、その運動性を制御する重要な制御機能の１つであると考えられている。しかしながら、現在までにPIP2の活性化に関与するプロテインキナーゼは同定されておらず、花弁運動性の詳細な分子機序は不明である。そこで、花弁開閉運動性が知られている園芸作物リンドウを対象にし解明を試みた。気孔開閉運動などの植物の多くの運動機能にはカルシウムイオンが関与することが知られている。そこで、リンドウの花弁運動性におけるカルシウムイオンの役割を調査したところ、カルシウムイオンキレート剤EGTAは花弁の運動性を抑制し、一方、カルシウムは運動性を促進することなどを明らかにし、花弁運動にはカルシウムイオンが重要な役割を果たしていることを見出した。ついで、コムギ無細胞系を基盤とした生化学的解析によって、リンドウの花弁内で高発現するアクアポリンPIP2のリン酸化を触媒する責任プロテインキナーゼを同定した。同定したプロテインキナーゼはカルシウムイオン依存的に活性化するCPKファミリーに分類され、花弁開閉時に生じるカルシウムイオンスパイクによって活性化し、PIP2の活性調節領域を特異的にリン酸化することを明らかにした。さらに、花弁由来プロトプラストを用いたBiFC解析によって、同定CPKは細胞膜上でPIP2と相互作用していることを明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
現在までに、PIP2および責任キナーゼの機能解析は順調に進んでいる。不明瞭であった、キナーゼの活性化メカニズムを明らかにすることができたので、今後のさらなる解析によって花弁運動機構の全容解明が期待できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
花弁内で発現するPIP2およびその責任キナーゼ遺伝子の発現抑制個体を作出し、花弁開閉運動における遺伝子機能を明らかにする。さらに、PIP2の水輸送活性解析系の構築を試み、同定キナーゼによるPIP2活性への影響を明らかにする。
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| Causes of Carryover |
2019年度末に参加予定であった学会および出張、技術講習等がCOVID-19の影響ですべてキャンセルになったために、そのための旅費予算を次年度にまわした。本年度は、COVID-19の状況を判断しながら主に出張等の旅費として使用する予定である。
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Research Products
(1 results)
