シロイヌナズナにおける葉緑体光定位運動の解明

• Project/Area Number: 01J02381
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: 植物生理
• Research Institution: Tokyo Metropolitan University
• Principal Investigator: 末次 憲之 東京都立大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2001 – 2003
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2003)
• Budget Amount: ¥3,000,000 (Direct Cost: ¥3,000,000); Fiscal Year 2003: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2002: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2001: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
• Keywords: 青色光 / 葉緑体運動 / フォトトロピン / シロイヌナズナ / 集合反応 / 逃避反応

Research Abstract

葉緑体は細胞内で弱い光に対して集まり(集合反応)、強い光から逃避する(逃避反応)。私達の研究室では、近年シロイヌナズナを用いた分子遺伝学的解析から、光屈性や気孔の開口をも制御する2つのフォトトロピン(phot1,phot2)が葉緑体光位運動の青色光受容体として機能することを明らかにした。しかしながらこれら光受容体の下流の情報伝達系、そして葉緑体の運動系に関しては分子レベルで全く明らかにされていなかった。そこで私はシロイヌナズナにおける集合反応の変異体のスクリーニング法として"グリーンバンドアッセイ"を開発した。この方法により2種類の突然変異体jac1(J-domain protein for chloroplas+ accumulation responsel)とKac1(kinasin-like protein for chloroplast accumulation responsel)を単離した。jac1変異体は集合反応を完全に欠損しているが、kac1変異体は弱いながら集合反応を保持していた。再変異体で逃避反応は正常であった。野生型では暗黒下で葉緑体が細胞の底に沈む反応を示すがjac1変異体だけでなくphot2変異体もまたこの反応を欠損していた。ポジショナルクローニングにより、JAC1遺伝子は分子シャペロンタンパク質にみられるJ-ドメインを持つタンパク質をコードし、KAC1遺伝子は微小管モーターとして知られるキネシン様のタンパク質をコードすることが推定された。JAC1のmRNAとタンパク質は光によってまたはフォトトロピンの欠損によっても量の変化は見られなかった。現在はJAC1KAC1の抗体を用いてタンパク質のウェスタンブロッティングによる解析と、GFP-融合遺伝子を導入した形質転換体の観察により、両タンパク質の細胞内局在の解析を主に行っている。

Research Products

• [Publications] Takatoshi Kagawa et al.: "Arabidopsis NPL1:A Phototropin Homolog Controling the Chloroplast High-Light Avoidance Responce"SCIENCE. 291・5511. 2138-2141 (2001)
• [Publications] Toshinori Kinoshita et al.: "phot1 and phot2 mediate blue light regulation of stomatal opening"Nature. 414・6864. 656-660 (2001)
• [Publications] Masahiro Kasahara et al.: "Chloroplast avoidance movement reduces photodamage in plants"Nature. 420・6917. 829-832 (2002)
• [Publications] Noriyuki Suetsugu et al.: "Cryptogam blue-light photoreceptors"Carrent Opinion in Plant Biology. 6・1. 91-96 (2003)
• [Publications] Kasusato Oikawa et al.: "CHLOROPLAST UNUSUAL POSITIONING1 is essential for proper chloroplast positioning"The Plant Cell. 15・12. 2805-2815 (2003)
• [Publications] Tkatoshi Kagawa: "Arabidopsis NPL1 : A Phototropin Homolog Controlling the Chloroplast High-Light Avoidance Response"SCIENCE. 291・5511. 2138-2141 (2001)
• [Publications] Toshinori Kinoshita: "phot1 and phot2 mediate blue light regulation of stomatal opening"Nature. 414・6864. 656-660 (2001)
• [Publications] Masahiro Kasahara: "Chloroplast avoidance movement reduces photodamage in plants"Nature. 420・6917. 829-832 (2002)
• [Publications] Noriyuki Suetsugu: "Cryptogam blue-light photoreceptors"Current Opinion in Plant Biology. 6・1. 91-96 (2003)