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2017 Fiscal Year Annual Research Report

孔辺細胞における青色光情報伝達の初期過程の解明

Research Project

Project/Area Number 26711019
Research InstitutionYamaguchi University

Principal Investigator

武宮 淳史  山口大学, 大学院創成科学研究科, 准教授 (80448406)

Project Period (FY) 2014-04-01 – 2019-03-31
Keywords植物 / シグナル伝達 / プロテオーム / 遺伝学
Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、孔辺細胞におけるフォトトロピンシグナル伝達の初期過程に関わる因子を同定し、当該因子がシグナルを伝達する分子機構を明らかにすることである。本年度は、孔辺細胞プロトプラストを対象としたリン酸化プロテオーム解析において、青色光に依存したリン酸化が検出された因子について解析を進め、以下の成果を得た。まず、青色光照射後速いタイムコースでリン酸化される新規プロテインキナーゼについてその機能欠損変異体入手し青色光反応を解析した結果、この変異体では気孔開口は阻害されるが細胞膜H+-ATPaseの活性化は正常であることが分かった。電気生理学的解析から、この変異体では青色光による陰イオンチャネルの阻害が起こらないことを見出した。このキナーゼはフォトトロピンと直接相互作用し、フォトトロピンによってリン酸化される基質であることが分かった。さらにこのキナーゼはCO2による気孔開閉制御にも関与し、青色光とCO2によるシグナル伝達の統合に関わることが分かった。また、リン酸化プロテオームで見出された他の因子について、突然変異体を入手し表現型の解析を進めた結果、気孔開口に異常を示すものが見出された。気孔開口が正常に見られたものについても、重複遺伝子が存在するものについて多重変異体を作製し解析を進めた結果、開口が阻害されるものが見出された。これらの因子は重複して機能し、気孔の青色光シグナル伝達の制御に関わる可能性が示唆される。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

フォトトロピンの新たなリン酸化基質を同定し、青色光シグナル伝達初期過程に関わる新規因子を同定することができたため。

Strategy for Future Research Activity

リン酸化プロテオームから見出された因子の解析を進め、フォトトロピンやBLUS1の基質になる可能性を調べる。また、アミノ酸置換の手法によりリン酸化反応の機能的意義について調べる。

Causes of Carryover

研究期間内に大学のキャンパス移転と研究機関の異動があり、研究ができない期間が生じたため。タンパク質のリン酸化を含む生化学実験に使用するとともに、研究の取りまとめに使用する。

  • Research Products

    (8 results)

All 2018 2017

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Blue light and CO2 signals converge to regulate light-induced stomatal opening2017

    • Author(s)
      Hiyama Asami、Takemiya Atsushi、Munemasa Shintaro、Okuma Eiji、Sugiyama Naoyuki、Tada Yasuomi、Murata Yoshiyuki、Shimazaki Ken-ichiro
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 8 Pages: 1284~1284

    • DOI

      10.1038/s41467-017-01237-5

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Brassinosteroid Involvement in Arabidopsis thaliana Stomatal Opening2017

    • Author(s)
      Inoue Shin-ichiro、Iwashita Nozomi、Takahashi Yohei、Gotoh Eiji、Okuma Eiji、Hayashi Maki、Tabata Ryohei、Takemiya Atsushi、Murata Yoshiyuki、Doi Michio、Kinoshita Toshinori、Shimazaki Ken-ichiro
    • Journal Title

      Plant and Cell Physiology

      Volume: 58 Pages: 1048~1058

    • DOI

      10.1093/pcp/pcx049

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 青色光による気孔開口の必須因子BLUS1のC末端領域の機能解析2018

    • Author(s)
      細谷桜子、古屋繁一、島崎研一郎、武宮 淳史
    • Organizer
      第59回日本植物生理学会年会
  • [Presentation] 孔辺細胞のCBCキナーゼはフォトトロピンに依存して陰イオンチャネル活性を抑える2018

    • Author(s)
      樋山麻美、武宮淳史、杉山直幸、宗正晋太郎、大熊英二、村田芳行、島崎研一郎
    • Organizer
      第59回日本植物生理学会年会
  • [Presentation] CBCキナーゼは青色光とCO2のシグナルを統合し光照射下での気孔開口に寄与する2018

    • Author(s)
      樋山麻美、武宮淳史、杉山直幸、多田安臣、島崎研一郎
    • Organizer
      第59回日本植物生理学会年会
  • [Presentation] Early phototropin signaling in blue light-dependent stomatal opening2018

    • Author(s)
      Atsushi Takemiya, Asami Hiyama, Ken-ichiro Shimazaki
    • Organizer
      International Symposium on Plant Photobiology 2018
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] CBC kinases converge blue light and CO2 signals for stomatal opening under light2018

    • Author(s)
      Asami Hiyama, Atsushi Takemiya, Naoyuki Sugiyama, Yasuomi Tada, Ken-ichiro Shimazaki
    • Organizer
      International Symposium on Plant Photobiology 2018
  • [Presentation] CBC kinases mediate inhibition of S-type anion channels through phototropic-mediated pathway in guard cells2018

    • Author(s)
      Asami Hiyama, Atsushi Takemiya, Naoyuki Sugiyama, Shintaro Munemasa, Eiji Okuma, Yoshiyuki Murata, Ken-ichiro Shimazaki
    • Organizer
      International Symposium on Plant Photobiology 2018

URL: 

Published: 2018-12-17  

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