植物受容体様タンパク質による環境ストレス応答機構の分子基盤

2011 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21580125
• Research Institution: The Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 刑部 祐里子 独立行政法人理化学研究所, 機能開発研究グループ, 研究員 (50444071)
• Keywords: 受容体 / ストレス / シグナル伝達 / ペプチド

Research Abstract

我々は、植物の乾燥や高塩条件などの水分ストレス応答機構に重要な機能をもつ細胞膜局在型レセプター様キナーゼ(RLK)の単離同定を行った。水分ストレス応答性のシステインリッチリピート(CRR)-RLKサブファミリーに属する、シロイヌナズナ細胞質型キナーゼ遺伝子ARCK1に着目し、その植物体中における機能解析を行った。ARCK1遺伝子発現は水分ストレス及びアブシジン酸(ABA)処理により主に葉で上昇し、GFP-ARCK1タンパク質は細胞質に局在することが示された。arck1変異体は、ABAによる子葉緑化抑制に感受性を示した。ARCK1と相互作用し受容体複合体を形成する因子を明らかにするために、共発現解析および酵母2-ハイブリッドスクリーニングを行った結果、CRR-RLKに属する新規の水分ストレス誘導性RLK遺伝子CRK36を単離同定した。CRK36遺伝子は水分ストレスにより主に地上部で発現が誘導され、CRK36-GFP融合タンパク質は細胞膜に局在した。ARCK1およびCRK36細胞内ドメインのリコンビナントタンパク質を用いた免疫沈降法、および、植物細胞を用いたBiFC法による解析を行った結果、2つの因子はこれらの系において相互作用を示した。さらに、CRK36高発現植物において高塩ストレスによるARCK1リン酸化が上昇することが明らかになった。CRK36遺伝子発現抑制体は水分ストレスおよびABAに感受性を示し、植物体内では多くのABA誘導性遺伝子の発現が上昇していた。以上から、ARCK1は細胞膜上でCRK36と複合体を形成し、水分ストレスシグナル伝達に機能する可能性が示唆された。

Research Products

• [Journal Article] Responses to environmental stresses in woody plants ; key to survive and longevity (2012)
  • Author(s): Osakabe, Y., Kawaoka, A., Nishikubo, N., Osakabe K
  • Journal Title: Journal of Plant Research Volume: 125 Pages: 1-10
  • DOI: doi:10.1007/s10265-011-0446-6
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Abiotic stress-inducible receptor-like kinases are involved in negative regulation of ABA signaling in Arabidopsis (2012)
  • Author(s): Tanaka, H., Osakabe, Y., Katsura, S., Shinji, M., Shinozaki, K., Yamaguchi-Shinozaki, K.
  • Journal Title: Plant Journal Volume: (印刷中)
  • DOI: doi:10.1111/j.1365-313X.2012.04901.x
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Arabidopsis HsfA1 transcription factors function as the main positive regulators in heat shock-responsive gene expression (2011)
  • Author(s): Yoshida, T., Ohama, N., Nakajima, J., Kidokoro, S., Mizoi, J., Nakashima, K., Maruyama, K., Kim, J.-M., Seki, M., Todaka, D., Osakabe, Y., Sakuma, Y., Schoffl, F., Shinozaki, K., Yamaguchi-Shinozaki, K.
  • Journal Title: Molecular Genetics and Genomic Volume: 286 Pages: 321-332
  • DOI: doi:10.1007/s00438-011-0647-7
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The monosaccharide absorption activity of Arabidopsis roots depends on the expressional profiles of transporter genes under high-salinity conditions (2011)
  • Author(s): Yamada, K., Kanai, M., Osakabe, Y., Ohiraki, H., Shinozaki, K., Yamaguchi-Shinozaki, K.
  • Journal Title: Journal of Biological Chemistry Volume: 286 Pages: 43577-43586
  • DOI: doi:10.1074/jbc.M111.269712
  • Peer Reviewed
• [Presentation] シロイヌナズナにおけるカリウムトランスポーターKUP6を介した浸透圧ストレス応答と成長制御 (2012)
  • Author(s): 刑部祐里子, 桂彰吾, 有永直子, 長町啓太, 田中秀典, 山田晃嗣, Seo Souk, 安保充, 吉村悦郎, 篠崎一雄, 篠崎和子
  • Organizer: 第53回植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 京都産業大学(京都府)
  • Year and Date: 20120316-20120318
• [Presentation] ダイズの環境ストレス応答に関するDREB2A相同遺伝子の機能解析 (2012)
  • Author(s): 大堀鉄平, 森脇崇, 溝井順哉, 城所聡, 渡邉慶太郎, 圓山恭之進, 刑部祐里子, 篠崎一雄, 篠崎和子
  • Organizer: 第53回植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 京都産業大学(京都府)
  • Year and Date: 20120316-20120318
• [Presentation] シロイヌナズナにおいて乾燥・高温ストレス誘導性遺伝子発現を制御する転写因子DREB2Aの新規相互作用因子NF-YC10の機能解析 (2012)
  • Author(s): 佐藤輝, 溝井順哉, 田中秀典, 圓山恭之進, 秦峰, 刑部祐里子, 篠崎一雄, 篠崎和子
  • Organizer: 第53回植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 京都産業大学(京都府)
  • Year and Date: 20120316-20120318
• [Presentation] シロイヌナズナのストレス誘導性K+/H+交換輸送体様遺伝子AtKEA5の機能解析 (2012)
  • Author(s): 徐劭旭, 刑部祐里子, 田中秀典, 篠崎一雄, 篠崎和子
  • Organizer: 第53回植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 京都産業大学(京都府)
  • Year and Date: 20120316-20120318
• [Presentation] シロイヌナズナの水分ストレス誘導性受容体様キナーゼ遺伝子の機能解析 (2012)
  • Author(s): 田中秀典, 刑部祐里子, 桂彰吾, 水野真二, 圓山恭之進, 草壁和也, 溝井順哉, 篠崎一雄, 篠崎和子
  • Organizer: 第53回植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 京都産業大学(京都府)
  • Year and Date: 20120316-20120318
• [Presentation] シロイヌナズナのABCトランスポーターGサブファミリー遺伝子群の機能解析 (2012)
  • Author(s): 大開暖香, 黒森崇, 刑部祐里子, 山田晃嗣, 桂彰吾, 長町啓太, 篠崎一雄, 篠崎和子
  • Organizer: 第53回植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 京都産業大学(京都府)
  • Year and Date: 20120316-20120318
• [Presentation] 植物環境応答の調節と受容体型キナーゼシグナリング (2012)
  • Author(s): 刑部祐里子, 田中秀典, 篠崎一雄, 篠崎和子
  • Organizer: 第53回植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 京都産業大学(京都府)(招待講演)
  • Year and Date: 20120316-20120318
• [Presentation] Control mechanism of osmotic stress response and plant growth by potassium transporter in Arabidopsis (2011)
  • Author(s): Osakabe, Y., Katsura, S, Arinaga, N., Nagamachi, K., Tanaka, H., Yamada, K., Seo, S., Abo, M., Yoshimura, E., Shinozaki, K., Yamaguchi-Shinozak, K.
  • Organizer: 4th International Workshop-Cost Action FA0605P1 ant Abiotic Stress : From Systems Biology to Sustainable Agriculture (INPAS)
  • Place of Presentation: St.Raphael Resort, Limassol, Cyprus
  • Year and Date: 20111117-20111119
• [Presentation] Analysis of an interactor with the transcription factor DREB2A regulating water- and heat-stress-inducible gene expression in Arabidopsis (2011)
  • Author(s): Satoh, H., Mizoi, J., Tanaka, H., Qin, F., Osakabe, Y., Shinozaki, K., Yamaguchi-Shinozaki, K.
  • Organizer: 4th International Workshop-Cost Action FA0605 Plant Abiotic Stress : From Systems Biology to Sustainable Agriculture (INPAS)
  • Place of Presentation: St.Raphael Resort ; Limassol, Cyprus
  • Year and Date: 20111117-20111119
• [Presentation] Functional analysis of abiotic stress-inducible genes encoding receptor-like kinases in Arabidopsis (2011)
  • Author(s): Tanaka, H., Osakabe, Y., Katsura, S., Mizuno, S., Shinozaki, K., Yamaguchi-Shinozaki, K.
  • Organizer: 12th International Symposium on Plant Protein Phosphorylation
  • Place of Presentation: University of Tubingen, Tubingen, Germany
  • Year and Date: 20110914-20110916
• [Presentation] Functional analysis of a rice PIF transcription factor that functions as a key regulator of internode elongation in response to drought stress (2011)
  • Author(s): Todaka, D., Nakashima, K., Ito, Y., Maruyama, K., Osakabe, Y., Fujita, Y., Matsukura, S., Yoshiwara, K., Ohme-Takagi, M., Shinozaki, K., Yamaguchi-Shinozaki, K.
  • Organizer: Plant Biology 2011
  • Place of Presentation: Minneapolis, USA Minneapolis Convention Center
  • Year and Date: 20110806-20110810
• [Presentation] 植物の受容体型キナーゼによる環境ストレス応答と化学制御 (2011)
  • Author(s): 刑部祐里子、田中秀典、篠崎一雄、篠崎和子
  • Organizer: 第84回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 国立京都国際会館(京都府)(招待講演)
  • Year and Date: 2011-09-23
• [Presentation] 化学物質による植物のストレス耐性の制御 (2011)
  • Author(s): 刑部祐里子
  • Organizer: 薮田セミナー「ストレス耐性と受容体型キナーゼシグナル伝達調節」
  • Place of Presentation: 東京大学(東京都)(招待講演)
  • Year and Date: 2011-07-14
• [Book] 化学と生物「高等植物において特定の遺伝子だけを標的として破壊する技術」 (2011)
  • Author(s): 刑部敬史、刑部祐里子、土岐精一
  • Total Pages: 3
  • Publisher: (株)学会出版センター
• [Book] バイオインダストリー「人工制限酵素を利用した高等植物における標的遺伝子特異的改変技術の開発」 (2011)
  • Author(s): 刑部敬史、刑部祐里子、土岐精一
  • Total Pages: 5
  • Publisher: シーエムシー出版