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2011 Fiscal Year Annual Research Report

陸上植物における環境応答機構の普遍性と多様性

Publicly Offered Research

Project AreaEnvironmental sensing of plants: Signal perception, processing and cellular responses
Project/Area Number 23120516
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

河内 孝之  京都大学, 生命科学研究科, 教授 (40202056)

Keywords光受容体 / フィトクロム / フォトトロピン / 概日時計 / 陸上植物進化 / 環境応答
Research Abstract

植物における光環境認識の普遍性と多様性を、基部陸上植物である苔類ゼニゴケを用いて解析した。赤色光受容体フィトクロムの下流因子としてフィトクロム相互作用因子PIF様遺伝子を同定した。遺伝子の過剰発現では、光形態形成が抑制され、光質に依存せずに伸長成長をおこなった。相同性組換えによる遺伝子破壊系統は、構成的な光応答を示した。つまり、植物が陸上進出したときには、フィトクロムを介する核内での転写制御による信号伝達の原形は成立していたことを明らかにした。青色光受容体フォトトロピンの突然変異体を原糸体の光屈性異常および相同性組換えによる遺伝子破壊によって分離した。これらの株は、葉緑体の光定位運動も異常であった。発生過程における環境因子として、重力と光が重要である。無性芽から葉状体への移行時の背腹性決定には、青色光と重力が関与し、青色光が優先的であることが明らかとなった。この背腹性決定にはオーキシンが関与することも示唆されており、光および重力からオーキシンの不均等分布を介して背腹性が決定するモデルが考えられた。これは、被子植物の光屈性の過程と類似している点で進化的にも興味深い。生物時計の中心体を構成する遺伝子として単離していたTOCl、PRR、LHY様遺伝子発現が概日リズムを刻むことを明らかにした。これらの遺伝子の相同性組換えを用いた破壊系統を作出した。光環境識別は、植物の生存に重要な機構である。その原形は植物が陸上に進出したときに既に成立していたことから分子機構の側面からは普遍性が高いことがわかった。一方で、その働きは多様であり、植物種による生存環境や成長の違いにあわせて巧みに遺伝子が利用されていることもわかった。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

初年度は、相同性組換を利用した遺伝子破壊系が確立し、実際に多数の遺伝子を破壊できた。その点では期待以上と言える。また、予定していた遺伝子の単離、突然変異体作成を完了した。その表現型解析による遺伝子機能の解析もほぼ計画通りに進展し、成果も順調に上がっている。

Strategy for Future Research Activity

得られた突然変異体を最大限に活用し、形態的な表現型の観察に加えて、分子的な解析を重視していく。光受容体そのものの機能解析をより精緻に行うことに加えて、下流因子の解析も進める。ゼニゴケゲノム解析のデータを論文化し、遺伝子発現制御から環境応答に至る分子機構を記述し解析するときに混乱を生じないように、各遺伝子に系統的な名前と番号を付与する計画である。

  • Research Products

    (11 results)

All 2012 2011

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (10 results)

  • [Journal Article] Visualization of auxin-mediated transcnptional activation using a common auxin-responsive reporter system in the liverwort Marchantia polymorpha2012

    • Author(s)
      Ishizaki, K., Nonomura, M., Kato, H., Yamato, K.T, Kohchi, T.
    • Journal Title

      Journal of Plant Research

      Volume: 125(印刷中)

    • DOI

      10.1007/s10265-012-0477-7

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 青色光受容体フォトトロピンは苔類ゼニゴケの葉状体背腹性決定を制御する2012

    • Author(s)
      芦原悠紀子、小松愛乃、石崎公庸、西浜竜一、河内孝之
    • Organizer
      日本農芸化学会2012年度大会
    • Place of Presentation
      京都女子大学
    • Year and Date
      2012-03-25
  • [Presentation] 苔類ゼニゴケを用いた基部陸上植物概日時計因子の解析2012

    • Author(s)
      久保田茜、喜多祥吾、久保田佐綾、村中智明、石崎公庸、大和勝幸、青木摂之、小山時隆、河内孝之
    • Organizer
      第53回日本植物生理学会年会
    • Place of Presentation
      京都産業大学
    • Year and Date
      2012-03-17
  • [Presentation] 苔類ゼニゴケにおけるフォトトロピシ機能欠損変異体の単離と解析2012

    • Author(s)
      小松愛乃、芦原悠紀子、坪井秀憲、末次憲之、石崎公庸、和田正三、河内孝之
    • Organizer
      第53回日本植物生理学会年会
    • Place of Presentation
      京都産業大学
    • Year and Date
      2012-03-17
  • [Presentation] 苔類ゼニゴケは転写因子PIFを介する赤色光シグナル伝達機構をもつ2012

    • Author(s)
      井上佳祐、石崎公庸、岡義人、河内孝之
    • Organizer
      第53回日本植物生理学会年会
    • Place of Presentation
      京都産業大学
    • Year and Date
      2012-03-17
  • [Presentation] 基部陸上植物ゼニゴケにおける概日時計関連因子の比較ゲノム解析2011

    • Author(s)
      久保田茜、喜多祥吾、久保田佐綾、村中智明、石崎公庸、大和勝幸、青木摂之、小山時隆、河内孝之
    • Organizer
      第84回日本生化学会大会
    • Place of Presentation
      京都国際会館(京都府)
    • Year and Date
      2011-09-22
  • [Presentation] 基部陸上植物の光応答戦略-フィトクロムを介した光形態形成の分子機構-2011

    • Author(s)
      石崎公庸、井上佳祐、保坂将志、片岡秀夫、大和勝幸、河内孝之
    • Organizer
      日本植物学会第75回大会
    • Place of Presentation
      東京大学(招待講演)
    • Year and Date
      2011-09-18
  • [Presentation] Photoreceptors and light signaling in the liverwort Marchantia polymorpha2011

    • Author(s)
      Kohchi, T., Ishizaki, K
    • Organizer
      5th Asia and Oceania Conference for Photobiology
    • Place of Presentation
      奈良県新公会堂(奈良県)(招待講演)
    • Year and Date
      2011-07-31
  • [Presentation] Identification of circadian clock components in basal land plant, Marchantia polymorpha2011

    • Author(s)
      Kubota, A., Kita, S., Kubota, S., Muranaka, T., Ishizakim K., Yamato, K.T., Aoki, S., Oyama, T., Kochi, T.
    • Organizer
      5th Asia and Oceania Conference for Photobiology
    • Place of Presentation
      奈良県新公会堂(奈良県)
    • Year and Date
      2011-07-31
  • [Presentation] Blue-light responses and analysis of the phototropin gene in the liverwort, Marchantia polymorpha L.2011

    • Author(s)
      Komatsu, A., Ashihara, Y., Kubota, A., Tsuboi, H., Suetsugu, N., Ishizaki, K., Yamato, K.T., Wada, M., Kohchi, T.
    • Organizer
      5th Asia and Oceania Conference for Photobiology
    • Place of Presentation
      奈良県新公会堂(奈良県)
    • Year and Date
      2011-07-31
  • [Presentation] Phytochrome-mediated red light response in Marchantia polymorpha L.2011

    • Author(s)
      Inoue, K., Ishizaki, K., Hosaka, M., Kataoka, H., Yamato, K.T., Kohchi, T.
    • Organizer
      5th Asia and Oceania Conference for Photobiology
    • Place of Presentation
      奈良県新公会堂(奈良県)
    • Year and Date
      2011-07-31

URL: 

Published: 2013-06-26  

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