2021 Fiscal Year Annual Research Report
光環境レジリエンスを支えるフォトトロピンの情報統御とプロテオーム多様化機構
Publicly Offered Research
| Project Area | Multi-layered regulatory system of plant resilience under fluctuating environment |
|---|
| Project/Area Number |
21H05665
|
|---|
| Research Institution | Yamaguchi 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) |
2021-09-10 – 2023-03-31
|
| Keywords | 青色光 / 光合成 / フォトトロピン / 気孔開口 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
太陽から地上に降り注ぐ光は、一日のうちでゆらぎを伴い刻一刻と変化する。このような不均一・不規則な光環境に適応するため、植物は紫外線から可視光領域に至る多様な光質を感知する光受容体群を備えるとともに、光合成の活動変動をシグナルとして利用し、これらの情報を統合することで、光合成機能や成長を最適化する。本研究では、このような光環境情報の統御機構に焦点をあて、気孔開口をモデルケースとして、青色光受容体フォトトロピンと光合成シグナリングのクロストーク機構の解明を目的として研究を行った。気孔を構成する孔辺細胞は表皮において唯一葉緑体をもち、自身の光合成による炭素同化産物の一部をデンプン粒として蓄積する。フォトトロピンはこのデンプン粒の素早い分解を引き起こし、孔辺細胞の代謝変動を通じて気孔開口を促進すると考えられる。このフォトトロピンによるデンプン分解には、BLUS1キナーゼを介した細胞膜H+-ATPaseの活性化の関与が示唆されている。しかし、その分子機構には不明な点が多い、本年度は孔辺細胞プロトプラストを用いたリン酸化プロテオーム解析から、青色光に応じて特異的にリン酸化されるWD40-repeat protein（WDR）を同定した。興味深いことにシロイヌナズナのwdr変異体では、青色光に応答したデンプン分解が阻害され、気孔開口も阻害されることを見出した。wdr変異体では青色光に応答した細胞膜H+-ATPaseの活性化は正常であることから、WDRはBLUS1-H+-ATPaseとは別経路で機能し、デンプン分解を介して気孔開口を促進する可能性が示唆された。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
青色光に応答したデンプン分解・気孔開口の新奇重要因子としてWDRタンパク質を見出すことができたため。
|
| Strategy for Future Research Activity |
WDRがフォトトロピンからの青色光シグナルを受ける情報伝達機構の解明と、リン酸化の機能的役割について研究を進める。
|
