Analysis of stomatal movement regulation system under multiple stresses for developing practical basis of stress-resistant plant production

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K15447
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 38030:Applied biochemistry-related
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: Saito Shunya 東北大学, 工学研究科, 学術研究員 (00825226)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: イオンチャネル / 植物 / リン酸化酵素 / 膜タンパク質 / 電気生理学 / タンパク質修飾 / 生体内シグナル分子 / 質量分析

Outline of Final Research Achievements

Our original plan was to carry out phosphoproteomics using guard cell protoplasts (GCPs) and analysis of stress-treated GCPs with a novel florescent probe. However, we faced problems with our GCP preparation and stability of our probe. Therefore we had to shift to an alternate plan, and carried out oocyte and yeast experiments instead. By doing these, and with the help of our co-workers, we were able to discover previously unknown phosphorylation sites in SLAC1, KAT1 and other K+ channels. We are now beginning to electrophysiologically analyze what function these phosphorylation sites confer to these channels (We already finished the measurement for SLAC1). In addition, we have been in search and investigation for regulatory component of SLAC1 as well. As a result, we discovered a unique regulatory component which regulates stomatal movement but does not reside in guard cell.

Free Research Field

生物物理化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

今回研究成果として同定されたチャネルのリン酸化部位はいずれもまだ報告例がない部位である。このうちSLAC1に関しては電気生理測定での解析を完了している。過去の報告と照らし合わせると、SLAC1のリン酸化制御は１・2残基によって決まるのではなく、十数個の残基の間でリン酸化が微妙なバランスで行われることによって制御されている可能性が高く、このバランスをどう制御していくかが重要と判明した。KAT1とその他チャネルについては今後解析を続ける。また「気孔外に発現するにもかかわらず気孔開閉を制御する因子」については、全く新しいアプローチで気孔の開閉を制御する鍵となり得るため、今後の解析が特に重要である。