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気孔の開口を駆動する細胞膜プロトンポンプの活性制御機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 10J00254
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 植物生理・分子
研究機関名古屋大学

研究代表者

井上 晋一郎  名古屋大学, 大学院・理学研究科, 特別研究員(SPD)

研究期間 (年度) 2010 – 2012
研究課題ステータス 完了 (2011年度)
配分額 *注記
5,000千円 (直接経費: 5,000千円)
2011年度: 2,500千円 (直接経費: 2,500千円)
2010年度: 2,500千円 (直接経費: 2,500千円)
キーワード気孔 / 細胞膜プロトンポンプ / 根 / シロイヌナズナ / リン酸化反応 / 細胞伸長 / 青色光 / フォトトロピン
研究概要

細胞膜プロトンホンプであるH^+-ATPaseは、細胞膜を介したH^+の能動輸送を行う一次輸送体であり、二次輸送体と共役した様々な物質の輸送、細胞の恒常性維持や細胞伸長に重要な役割を果たしている。気孔開口においては、青色光に依存して孔辺細胞に発現するH^+-ATPaseが活性化され、気孔開口の駆動力を形成している。これまでの研究により、H^+-ATPaseの活性化には、自身のC末端スレオニンのリン酸化が必要であり、この活性調節機構は植物細胞を通じた共通の活性化機構であることが明らかとなっているが、このリン酸化を調節するキナーゼとホスファターゼ、また、その他の活性制御因子はほとんど明らかとなっていない。
本研究では、H^+-ATPaseの活性制御に関わる因子を同定することを目的とし、H^+-ATPaseの活性が低下した突然変異体、および、活性が亢進した突然変異体のスクリーニングを進め、これらスクリーニングが完了した。さらに、H^+-ATPaseの活性が低下したスクリーニングにおいて単離した変異体の一つE8-4変異体についてさらに詳細な解析を行った。その結果、この変異体では、H^+-ATPaseが正常に機能することが必要である低pH条件下で、根の伸長が野生株と比べ顕著に阻害されていた。また、興味深いことに、この変異体の根では、H^+-ATPaseの発現量には差が見られないものの、通常のpH条件下において、野生株に比べてH^+-ATPase活性、および活性化に必須のスレオニンのリン酸化レベルが顕著に低下しており、この変異体では常にH^+-ATPase活性が低下していることが明らかとなった。現在、E8-4変異株の原因遺伝子の同定に向けてマッピングを進めており、ほぼ、原因遺伝子が同定できた状況にある。今後、原因遺伝子の機能解析を進め、H^+-ATPaseの活性調節の分子機構を明らかにしていきたい。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

目標としていたH^+-ATPase活性が亢進した突然変異体のスクリーニングを完了することができた。さらに、単離した一つの突然変異体の原因遺伝子の同定をほぼ完了し、新奇の活性調節機構の存在が明らかとなったため。今後、原著論文として報告を速やかに行いたい。

今後の研究の推進方策

一連のスクリーニングで単離した突然変異体の原因遺伝子の同定とその機能解析を進めていく。マッピングによる原因遺伝子の同定では、対象個体にH^+-ATPase活性以外の視覚的な表現型が付随している場合は、比較的スムーズに原因遺伝子を同定することができるが、H^+-ATPase活性のみに表現型が見られる場合、マッピング・ポピュレーションの単離が難しい場合がある。今後、マッピングに変わって、次世代シークエンサーによる原因遺伝子の同定法を取り入れることができれば、スムーズにその同定が進むと考えられ、次世代シークエンサーによる原因遺伝子の同定を行う共同研究先を検討している。

報告書

(2件)
  • 2011 実績報告書
  • 2010 実績報告書
  • 研究成果

    (28件)

すべて 2012 2011 2010 その他

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件) 学会発表 (19件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] FLOWERING LOCUS T regulates stomatal opening2011

    • 著者名/発表者名
      Kinoshita T, Ono N, Hayashi Y, Morimoto S, Nakamura S, Soda M, Kato Y, Ohnishi M, Nakano T, Inoue S, Shimazaki K
    • 雑誌名

      Current Biology

      巻: 21 号: 14 ページ: 1232-1238

    • DOI

      10.1016/j.cub.2011.06.025

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Immunohistochemical detection of blue light-induced phosphorylation of the plasma membrane H^+-ATPase in stomatal guard cells2011

    • 著者名/発表者名
      Hayashi M, Inoue S, Takahashi K, Kinoshita T
    • 雑誌名

      Plant & Cell Physiology

      巻: 52 号: 7 ページ: 1238-1248

    • DOI

      10.1093/pcp/pcr072

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mg-chelatase H subunit affects ABA signaling in stomatal guard cells, but is not an ABA receptor in Arabidopsis thaliana2011

    • 著者名/発表者名
      Tsuzuki T., Takahashi K., Inoue S., Okigaki Y., Tomiyama M., Hossain M.A., Shimazaki K., Murata Y., Kinoshita T.
    • 雑誌名

      Jourrnal of Plant Research

      巻: 124 号: 4 ページ: 527-538

    • DOI

      10.1007/s10265-011-0426-x

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Functional analyses of the activation loop of phototropin2 in Arabidopsis2011

    • 著者名/発表者名
      Inoue S, Matsushita T, Tomokiyo Y, Matsumoto M, Nakayama KI, Kinoshita T, Shimazaki K.
    • 雑誌名

      Plant Physiology

      巻: 156 号: 1 ページ: 117-128

    • DOI

      10.1104/pp.111.175943

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Functional analyses of the activation loop of phototropin2 in Arabidopsis2011

    • 著者名/発表者名
      Inoue, et al.
    • 雑誌名

      Plant Physiology

      巻: (In press)

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mg-chelatase H subunit affects ABA signaling in stomatal guard cells, but is not an ABA receptor in Arabidopsis thaliana2011

    • 著者名/発表者名
      Tsuzuki, et al.
    • 雑誌名

      Journal of Plant Research

      巻: (In press)

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Phototropin signaling and stomatal opening as a model case2010

    • 著者名/発表者名
      Inoue, et al.
    • 雑誌名

      Current Opinion in Plant Biology

      巻: 13 ページ: 587-593

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Blue light- and phototropin-dependent phosphorylation of a plasma membrane syntaxin in Arabidopsis2012

    • 著者名/発表者名
      Inoue S, Tomokiyo Y, Kinoshita T, Shimazaki K
    • 学会等名
      The 1st international Symposium on Plant Environmental Sensing
    • 発表場所
      東大寺総合文化センター
    • 年月日
      2012-03-20
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Immunohistochemical monitoring of blue light-induced posphorylation of the plasma membrane H^+-ATPase in stomatal guard cells2012

    • 著者名/発表者名
      Hayashi M, Inoue S, Takahashi K, Kinoshita T
    • 学会等名
      The 1st international Symposium on Plant Environmental Sensing
    • 発表場所
      東大寺総合文化センター
    • 年月日
      2012-03-19
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 気孔開口におけるブラシノステロイドの関与2012

    • 著者名/発表者名
      岩下望己、井上晋一郎、高橋洋平、大熊英治、後藤栄治、田畑亮平、村田芳行、土井道生、島崎研一郎
    • 学会等名
      第53回日本植物生理学会
    • 発表場所
      京都産業大学
    • 年月日
      2012-03-18
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 免疫組織学的手法による孔辺細胞細胞膜H^+-ATPaseの青色光に依存したリン酸化の検出2012

    • 著者名/発表者名
      林真妃、井上晋一郎、高橋宏二、木下俊則
    • 学会等名
      第53回日本植物生理学会
    • 発表場所
      京都産業大学
    • 年月日
      2012-03-17
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 光周性経路による気孔開口の制御2012

    • 著者名/発表者名
      大西真人、井上晋一郎、松下智直、ワンイン、木下俊則
    • 学会等名
      第53回日本植物生理学会
    • 発表場所
      京都産業大学
    • 年月日
      2012-03-17
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] FTホモログTSFによる気孔開口の促進2012

    • 著者名/発表者名
      安藤英伍、大西真人、井上晋一郎、林優紀、木下俊則
    • 学会等名
      第53回日本植物生理学会
    • 発表場所
      京都産業大学
    • 年月日
      2012-03-17
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] FTに誘導される気孔開口のシグナル伝達の解析2012

    • 著者名/発表者名
      渡辺藍子、大西真人、井上晋一郎、富山将和、木下俊則
    • 学会等名
      第53回日本植物生理学会
    • 発表場所
      京都産業大学
    • 年月日
      2012-03-17
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Mg-キラターゼHサブユニットの孔辺細胞のABAシグナル伝達への関与2012

    • 著者名/発表者名
      都築朋、高橋宏二、井上晋一郎、富山将和、村田芳行、島崎研一郎、木下俊則
    • 学会等名
      第53回日本植物生理学会
    • 発表場所
      京都産業大学
    • 年月日
      2012-03-16
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 青色光に依存した孔辺細胞細胞膜H^+-ATPaseのリン酸化の免疫組織学的検出を用いた気孔開閉シグナル伝達の解明2011

    • 著者名/発表者名
      林真妃、井上晋一郎、高橋宏二、木下俊則
    • 学会等名
      日本植物学会第75回大会
    • 発表場所
      東京大学駒場キャンパス
    • 年月日
      2011-09-18
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] シロイヌナズナの根において細胞膜プロトンポンプ活性が低下した突然変異体の単離と機能解析2011

    • 著者名/発表者名
      井上晋一郎、木下俊則
    • 学会等名
      日本植物学会第75回大会
    • 発表場所
      東京大学駒場キャンパス
    • 年月日
      2011-09-17
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 気孔開閉を制御して高濃度オゾンに耐性を付与する新規キメラリプレッサーの同定2011

    • 著者名/発表者名
      永利友佳理、光田展隆、井上晋一郎、木下俊則、久保明弘、佐治光、高木優
    • 学会等名
      第53回日本植物生理学会
    • 発表場所
      京都産業大学
    • 年月日
      2011-03-18
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 苔類ゼニゴケにおける細胞膜プロトンポンプの同定と活性化機構の解析2011

    • 著者名/発表者名
      奥村将樹、井上晋一郎、高橋宏二、石崎公庸、河内孝之、木下俊則
    • 学会等名
      第53回日本植物生理学会
    • 発表場所
      京都産業大学
    • 年月日
      2011-03-18
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 根の細胞膜プロトンポンプ活性が低下したシロイヌナズナ変異株の単離と機能解析2011

    • 著者名/発表者名
      井上晋一郎、木下俊則
    • 学会等名
      第53回日本植物生理学会
    • 発表場所
      京都産業大学
    • 年月日
      2011-03-18
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Analysis of signaling pathway in FT-induced stomatal opening2011

    • 著者名/発表者名
      Watanabe A, Ohnishi M, Inoue S, Tomiyama M, Kinoshita T
    • 学会等名
      International Symposium "Strategies of Plants against Global Environmental Change"
    • 発表場所
      倉敷市芸文館
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Analysis of blue light signaling pathway in guard cell by immunohistochemical method2011

    • 著者名/発表者名
      Hayashi M, Inoue S, Takahashi K, Kinoshita T
    • 学会等名
      International Symposium "Strategies of Plants against Global Environmental Change"
    • 発表場所
      倉敷市芸文館
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Analysis of the higher-plant-type plasma membrane H^+-ATPase in liver wort2011

    • 著者名/発表者名
      Okumura M, Inoue S, Takahashi K, Ishizaki K, Kohchi T, Kinoshita T
    • 学会等名
      International Symposium "Strategies of Plants against Global Environmental Change"
    • 発表場所
      倉敷市芸文館
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Regulation of stomatal opening by photoperiodic pathway2011

    • 著者名/発表者名
      Ohnishi M, Inoue S, Matsushita T, Wang Y, Kinoshita T
    • 学会等名
      International Symposium "Strategies of Plants against Global Environmental Change"
    • 発表場所
      倉敷市芸文館
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Isolation and characterization of acid-hypersensitive mutants in Arabidopsis roots2011

    • 著者名/発表者名
      Inoue S, Kinoshita T
    • 学会等名
      International Symposium "Strategies of Plants against Global Environmental Change"
    • 発表場所
      倉敷市芸文館
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Isolation and characterization of mutants exhibiting the low activity of the plasma membrane H^+-ATPase in Arabidopsis roots2011

    • 著者名/発表者名
      Inoue S, Kinoshita T
    • 学会等名
      3rd Japan-China joint workshop on plant nutrition
    • 発表場所
      岡山県倉敷市芸文館
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [備考] 研究内容

    • URL

      http://www.bio.nagoya-u.ac.jp/~plant4/research.html

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [備考] 研究成果

    • URL

      http://www.bio.nagoya-u.ac.jp/~plant4/achievement.html

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書

URL: 

公開日: 2010-12-03   更新日: 2024-03-26  

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