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

2014 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 24510312
• 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: ストレス応答 / フィードバック制御 / 脱リン酸化酵素 / シロイヌナズナ / 植物 / 環境適応 / アブシシン酸

Outline of Annual Research Achievements

申請者らは、平成24年度に、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に加え、大腸菌発現タンパク質を用いたHAIタンパク質の脱リン酸化アッセイを行った。また、25年度以降に、一過的発現再構成試験を行い、脱リン酸化能と下流遺伝子の発現への影響におけるPP2Cの機能を明らかにした。これらの解析を通して、HAIの脱リン酸化能におけるABA濃度特異性など、HAIによるフィードバック制御の基本的な生化学的な特性を明らかにした。
一方で、ノックアウト変異体を用いた遺伝学的なアプローチによる研究も行った。まず、HAIのシングルおよびダブルのノックアウト変異体を作製したが、顕著な表現型の差がみられなかったため、HAIなどのサブグループAb PP2Cの3重および4重変異体に加え、ABI1などのサブグループAa PP2Cの3重および4重変異体を作製した。これらの多重変異体を用いて、各種ストレス処理実験や表現型解析に加えて、リアルタイムPCR法による遺伝子発現解析などを行った。その結果、サブグループAa PP2Cは植物の生存に関わる基本的な機能を担っている一方で、HAIなどのサブグループAb PP2Cは、ストレス時に特異的な機能をもっていることを明らかにした。また、主に変異体解析によって、サブグループA PP2Cによって制御されているAREB/ABF転写因子およびサブグループIII SnRK2プロテインキナーゼのストレス応答や細胞機能の恒常性に関わる新規の機能を明らかにした。
これら一連の研究を通して、AREB/ABF型転写因子やSnRK2プロテインキナーゼを下流で制御するグループA PP2Cのストレス特異的なフィードバック制御においてHAIなどのサブグループAb PP2Cが重要な役割を果たしていることを示した。

Research Products

• [Journal Article] Four Arabidopsis AREB/ABF transcription factors function predominantly in gene expression downstream of SnRK2 kinases in abscisic-acid signaling in response to osmotic stress (2015)
  • Author(s): Yoshida, T., Fujita, Y., Maruyama, K., Mogami, J., Todaka, D., Shinozaki, K., Yamaguchi-Shinozaki, K.
  • Journal Title: Plant, Cell & Environment Volume: 38 Pages: 35-49
  • DOI: 10.1111/pce.12351
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Two distinct families of protein kinases are required for plant growth under high external Mg2+ concentrations in Arabidopsis (2015)
  • Author(s): Mogami, J., Fujita, Y., Yoshida, T., Tsukiori, Y., Nakagami, H., Nomura, Y., Fujiwara, T., Nishida, S., Yanagisawa, S., Ishida, T., Takahashi, F., Morimoto, K., Kidokoro, S., Mizoi, J., Shinozaki, K., Yamaguchi-Shinozaki, K.
  • Journal Title: Plant Physiology Volume: 167 Pages: 1039-1057
  • DOI: 10.1104/pp.114.249870
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] シロイヌナズナにおいてSnRK2およびそれらの相互作用因子SDB1プロテインキナーゼはMg2+感受性を調節している (2015)
  • Author(s): 最上惇郎、藤田泰成、吉田拓也、月居佳史、中神弘史、野村有子、藤原徹、西田翔、柳澤修一、石田哲也、森本恭子、城所聡、溝井順哉、篠崎一雄、篠崎和子
  • Organizer: 第56回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [Presentation] Four Arabidopsis AREB/ABF transcription factors predominantly regulate gene expression downstream of SnRK2 kinases in abscisic acid signaling. (2014)
  • Author(s): Yoshida, T., Fujita, Y., Maruyama, K., Mogami, J., Todaka, D., Shinozaki, K., Yamaguchi-Shinozaki, K.
  • Organizer: 9th Tri National Arabidopsis Meeting 2014
  • Place of Presentation: Heidelberg, Germany
  • Year and Date: 2014-09-24 – 2014-09-26
• [Presentation] Novel roles of subclass III SnRK2s and their interacting partners in modulating Mg2+-susceptibility in Arabidopsis (2014)
  • Author(s): Mogami, J., Fujita, Y., Yoshida, T., Tsukiori, Y., Nakagami, H., Nomura, Y., Fujiwara, T., Nishida, S., Yanagisawa, S., Ishida, T., Morimoto, K., Kidokoro, S., Mizoi, J., Shinozaki, K., Yamaguchi-Shinozaki, K.
  • Organizer: Gordon Research Conference: Salt & Water Stress in Plants
  • Place of Presentation: Newry, USA
  • Year and Date: 2014-08-03 – 2014-08-08