Novel BL receptor-mediated chloroplast movement in Vaucheria

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K06692
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 44030:Plant molecular biology and physiology-related
• Research Institution: Toho University (2022-2023); Ritsumeikan University (2020-2021)
• Principal Investigator: Takahashi Fumio 東邦大学, 薬学部, 講師 (60332318)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 笠原 賢洋 立命館大学, 生命科学部, 教授 (70361748)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 青色光受容体 / 黄色植物 / フシナシミドロ / 葉緑体光定位運動

Outline of Final Research Achievements

Vaucheria cells show chloroplast photo-orientation movement. Although the light wavelength is limited to blue light, the existence of photoreceptors for it remains unresolved. In the present, we focused on a novel blue light receptor isolated from a transcriptome database and investigated chloroplast photo-orientation movement through physiological and biochemical analyses.
As a result, physiologically, the chloroplast photo-orientation movement maintained a unique movement independent of cytoplasmic streaming. We also found that actin filaments unique to chloroplast photo-orientation movement exist. Similar to the LOV domain of existing photoreceptors, the novel photoreceptor retained amino acids important for flavin binding, but biochemical analysis did not showed its binding ability.

Free Research Field

植物生理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

現在、植物生理学は、緑色植物をメインに行われている。それは農作物につながるからである。一方、私が扱った黄色植物は進化的に、また生態的にも違う分類群である。しかし、同じ光合成生物で、似通った現象が観察される。明確な解答には至らなかったが、同じ現象を別の光受容体を使って、生物ごとに対応していることが示唆された。様々な共生関係で植物は多様化してきている答えになる可能性があると考えられる。
また本研究で扱った生物群は、褐藻などが含まれ、海域の農作物（水産物）の研究であるため、海産立国日本の応用研究の基盤になりうると確信している。