植物の乾燥ストレス応答における新規フィードバック制御機構の解明

2012 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 24510312
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Research Institution: Japan International Research Center for Agricultural Sciences
• Principal Investigator: 藤田 泰成 独立行政法人国際農林水産業研究センター, その他部局等, 主任研究員 (00446395)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2015-03-31
• Keywords: 乾燥ストレス / ABA / 浸透圧ストレス

Research Abstract

申請者らはこれまで、乾燥ストレス時のHAI遺伝子の発現誘導が、AREBまたはSnRK2 をノックアウトしたそれぞれの3重変異体において顕著に抑制されること、および植物の生細胞中でSnRK2とHAIタンパク質が結合することを示してきた。本年度はさらに、HAIのGFP融合タンパク質の局在性解析および遺伝子発現の詳細なプロファイリングを行った。また、大腸菌発現タンパク質を用いて、in vitroでの脱リン酸化能におけるABA濃度の特異性を明らかにした。これらの解析を通して、HAIによるフィードバック制御の基本的な特性を明らかにした。
次に、HAIの3重変異体を用いてHAIの乾燥ストレス応答についての解析を行った。HAI1、HAI2およびHAI3の各遺伝子のシングルおよびダブルノックアウト変異体においては、顕著な表現型はみられなかった。一方で、最近申請者らが作製したHAIの3重変異体においては、ストレスのない通常生育条件下では野生型と比べて目立った表現型はみられなかったが、1uM以上の比較的高濃度のABAに対する感受性の向上が顕著にみられた。
HAIを解析する上でのこのような機能的重複性による問題点を克服するために、本年度は、さらに3重変異体に焦点をあて詳細な表現型の解析を行った。乾燥ストレスは、おもに浸透圧ストレスとして細胞に感受されていると考えられているので、具体的には、さまざまな濃度のABA、マン二トールおよびNaCl含有寒天培地を用いて浸透圧ストレスなどに対する感受性を調べた。また、土植え植物体を用いて、野生型との表現型の比較解析、乾燥ストレス耐性試験などを行った。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本年度は、HAIの3重変異体を用いて、HAIによるフィードバック制御機構が、乾燥ストレス耐性、乾燥誘導性遺伝子の発現およびSnRK2によるリン酸化を介した活性化にどのような影響を与えているのかを調べた。また、HAIによるフィードバック制御機構がPP2Cの脱リン酸化能に与える影響を解明するため、脱リン酸化能に関わる解析を行った。総括できる結果は、まだ得られていないが、各項目の研究は、おおむね予定通り順調に進展している。

Strategy for Future Research Activity

高等植物に特異的なHAIの乾燥ストレス応答におけるフィードバック機構の役割を明らかにするために、HAIの3重変異体とサブグループAaおよびAbのPP2Cをノックアウトした多重変異体を用いて異なったストレス条件下における表現型などの比較解析を行う予定である。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

該当なし

Research Products

• [Journal Article] Pivotal role of the AREB/ABF-SnRK2 pathway in ABRE-mediated transcription in response to osmotic stress in plants. (2013)
  • Author(s): Fujita, Y., Yoshida, T., Yamaguchi-Shinozaki, K.
  • Journal Title: Physiologia Plantarum Volume: 147 Pages: 15-27
  • DOI: 10.1111/j.1399-3054.2012.01635.x
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Overexpression of the ABA-dependent AREB1 transcription factor from Arabidopsis thaliana improves soybean tolerance to water-deficit. (2013)
  • Author(s): Barbosa, E.G.G., Leite, J.P., Marin, S.R.R., Marinho, J.P., Carvalho, J.F.C., Fuganti-Pagliarini, R., Farias, J.R.B., Neumaier, N., et al.
  • Journal Title: Plant Mol. Biol. Rep. Volume: 31 Pages: 719-730
  • DOI: 10.1007/s11105-012-0541-4
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Arabidopsis AHP2, AHP3 and AHP5 histidine phosphotransfer proteins function as redundant regulators of drought stress response. (2013)
  • Author(s): Nishiyama, R., Watanabe, Y., Leyva-Gonzalez, M.A., Ha, C.V., Fujita, Y., Tanaka, M., Seki, M., Yamaguchi-Shinozaki, K., Shinozaki, K., Herrera-Estrella, L., Tran, L.-S.P.
  • Journal Title: Proc. Natl. Acad. Sci. USA Volume: 110 Pages: 4840-4845
  • DOI: 10.1073/pnas.1302265110
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Natural variation in a polyamine transporter determines paraquat tolerance in Arabidopsis. (2012)
  • Author(s): Fujita, M., Fujita, Y., Iuchi, S., Yamada, K., Kobayashi, Y., Urano, K., Kobayashi, M., Yamaguchi-Shinozaki, K., Shinozaki, K.
  • Journal Title: Proc. Nat. Acad. Sci. USA Volume: 109 Pages: 6343-6347
  • DOI: 10.1073/pnas.1121406109
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Purification, crystallization and preliminary X-ray analysis of OsAREB8 from rice, a member of the AREB/ABF family of bZIP transcription factors, in complex with its cognate DNA. (2012)
  • Author(s): Miyazono, K., Koura, T., Kubota, K., Yoshida, T., Fujita, Y., Yamaguchi-Shinozaki, K., Tanokura, M.
  • Journal Title: Acta Cryst. Sect. F Volume: 68 Pages: 491-494
  • DOI: 10.1107/S1744309112009384
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Rice phytochrome-interacting factor-like protein OsPIL1 functions as a key regulator of internode elongation and induces a morphological response to drought stress. (2012)
  • Author(s): Todaka, D., Nakashima, K., Maruyama, K., Kidokoro, S., Osakabe, Y., Ito, Y., Matsukura, S., Fujita, Y., Yoshiwara, K., et al.
  • Journal Title: Proc. Natl. Acad. Sci. USA Volume: 109 Pages: 15947-15952
  • DOI: 10.1073/pnas.1207324109
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Identification of subclass III SnRK2-interacting proteins in Arabidopsis (2013)
  • Author(s): Mogami, J., Fujita, Y., Kidokoro, S., Tsukiori, Y., Nakagami, H., Nomura, Y., Yanagisawa, S., Ishida, T., Mizoi, J., Shinozaki, K., Yamaguchi-Shinozaki, K.
  • Organizer: International Workshop on Plant Membrane Biology XVI
  • Place of Presentation: Kurashiki, Japan
  • Year and Date: 20130326-20130331
• [Presentation] イネの乾燥ストレス応答に関わる転写因子OsAREB8のX線結晶構造解析 (2013)
  • Author(s): 宮園健一、小浦翼、薛友林、窪田恵子、吉田拓也、藤田泰成、篠崎和子、田之倉優
  • Organizer: 日本農芸化学会2013年度大会
  • Place of Presentation: 仙台
  • Year and Date: 20130324-20130328
• [Presentation] ダイズの乾燥ストレス応答性転写因子GmAREB3の機能解析. (2013)
  • Author(s): 月居佳史、藤田秦成、関田佐知子、Nang Myint Phyu Sin Htwe、吉田拓也、小平憲祐、城所聡、中島一雄、圓山恭之進、篠崎一雄、篠崎和子
  • Organizer: 第54回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 岡山
  • Year and Date: 20130321-20130323
• [Presentation] 植物ポリアミントランスポーターを介したパラコート輸送機構 (2013)
  • Author(s): 藤田美紀、井内聖、山田晃嗣、藤田泰成、小林佑理子、小林正智、篠崎和子、篠崎一雄
  • Organizer: 第54回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 岡山
  • Year and Date: 20130321-20130323
• [Presentation] A quartet of Arabidopsis AREB/ABF transcription factors play pivotal roles in gene expression via ABRE cis-elements in ABA signaling involved in drought stress tolerance. (2013)
  • Author(s): Yoshida, T., Fujita, Y., Maruyama, K., Shinozaki, K., Yamaguchi-Shinozaki, K.
  • Organizer: Keystone Symposia: Plant Abiotic Stress and Sustainable Agriculture: Translating Basic Understanding to Food Production
  • Place of Presentation: Taos, USA
  • Year and Date: 20130117-20130122
• [Presentation] A rice PIF-like protein OsPIL1 functions as a key regulator of internode elongation and induces a morphological response to drought stress (2012)
  • Author(s): Todaka, D., Nakashima, K., Maruyama, K., Kidokoro, S., Osakabe, Y., Ito, Y., Matsukura, S., Fujita, Y., Yoshiwara, K., et al.
  • Organizer: 10th International Congress on Plant Molecular Biology
  • Place of Presentation: Jeju, Korea
  • Year and Date: 20121021-20121026
• [Presentation] Identification of SnRK2-interacting proteins in Arabidopsis (2012)
  • Author(s): Mogami, J., Fujita, Y., Kidokoro, S., Tsukiori, Y., Nakagami, H., Nomura, Y., Yanagisawa, S., Ishida, T., Mizoi, J., Shinozaki, K., Yamaguchi-Shinozaki, K.
  • Organizer: 10th International Congress on Plant Molecular Biology
  • Place of Presentation: Jeju, Korea
  • Year and Date: 20121021-20121026
• [Presentation] Natural variation in a polyamine transporter determines paraquat tolerance in Arabidopsis (2012)
  • Author(s): Fujita, M., Fujita, Y., Iuchi, S., Yamada, K., Kobayashi, Y., Urano, K., Kobayashi, M., Yamaguchi-Shinozaki, K., Shinozaki, K.
  • Organizer: 10th International Congress on Plant Molecular Biology
  • Place of Presentation: Jeju, Korea
  • Year and Date: 20121021-20121026
• [Presentation] Agrobacterium-mediated transformation of soybean variated, BR16, Gene 35S:AREB1, analysis by Southern blotting. (2012)
  • Author(s): Girotto, L., Soldera, M.C.A., Marin, S.R.R., Kanamori, N., Fujita, Y., Yoshida, T., Marcelino-Guimarães, F.C., Yamaguchi-Shinozaki, K., Nepomuceno, A.L.
  • Organizer: 6th the International Crop Science Congress
  • Place of Presentation: Bento Gonçalves, Brazil
  • Year and Date: 20120806-20120810
• [Presentation] AREB/ABF-SnRK2 pathway plays a key role in response to osmotic stress in plants. (2012)
  • Author(s): Fujita, Y., Yoshida, T., Nakashima, K., Nang, M.P.S.H., Sekita, S., Fujita, M., Todaka, D., Shinozaki, K., Yamaguchi-Shinozaki, K.
  • Organizer: 23rd International Conference on Arabidopsis Research
  • Place of Presentation: Vienna, Austria
  • Year and Date: 20120703-20120707
• [Presentation] Functional analysis of a bZIP-type transcription factor, ABF1, in SnRK2-mediated ABA signaling under drought stress. (2012)
  • Author(s): Yoshida, T., Fujita, Y., Maruyama, K., Shinozaki, K., Yamaguchi-Shinozaki, K.
  • Organizer: 23rd International Conference on Arabidopsis Research
  • Place of Presentation: Vienna, Austria
  • Year and Date: 20120703-20120707