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葉緑体光定位運動の意義と機構の解析

研究課題

研究課題/領域番号 13304061
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 植物生理
研究機関東京都立大学

研究代表者

和田 正三  東京都立大学, 大学院・理学研究科, 教授 (60011681)

研究分担者 鐘ヶ江 健  東京都立大学, 大学院・理学研究科, 助手 (70264588)
加川 貴俊  さきがけ研究21, 専任研究員 (70271533)
研究期間 (年度) 2001 – 2003
研究課題ステータス 完了 (2003年度)
配分額 *注記
52,260千円 (直接経費: 40,200千円、間接経費: 12,060千円)
2003年度: 12,090千円 (直接経費: 9,300千円、間接経費: 2,790千円)
2002年度: 13,390千円 (直接経費: 10,300千円、間接経費: 3,090千円)
2001年度: 26,780千円 (直接経費: 20,600千円、間接経費: 6,180千円)
キーワード葉緑光定位運動 / シダ / 光合成 / フィトクロム3 / フォトトロピン / 強光反応 / 突然変異体 / アクチン / 葉緑体 / 光定位運動 / シロイヌナズナ / フィトクロム / 光受容体 / 葉緑体光定位運動 / 青色光受容体 / コケ / phy3
研究概要

葉緑体強光反応の生理掌的意義の解析 強光反応の欠隕したphot1,phot2の二重突然変異体、葉緑体運動が次損したchup1突然変異体を使用し、強光下におけるシロイヌナズナを観察した.その結果、強光を10時間照射された突然変異体の葉は両者ともネクローシスを起こしたが、対照の野生型には影響は見られなかった。また強光照射の影響からの回復も野生型と突然変異とでは大きな差がみられ、この結果から植物の生存にとって、葉緑体光逃避運動は非常に重要な意味を持っていることが明らがこなった。
シダphy3機能の解析 phy3がシダの赤色光依存の葉緑体光定位運動、および光屈性の光受容体であることが、突然変異体の解析、およびそのphy3遺伝子による機能回復の解析から判明した.またphy3遺伝子のシダ樹物における分布を調べた結果、phy3は進化的に進んだシダには存在するが比較的原始的なシダには見つからないことから、phy3はシダの進化の過程で偶然獲得され、その結果シダは林の下など光条件の悪い場所にも生息できるようになり、結果として大いに繁栄することになったと推論された。
葉緑体の細胞内分布を制御する遺伝子の単離と機能解析 上記のchup1欠損突然変異では葉緑体は細胞内で下部に集積する。このCHLOROPLASTUNUSUAL POSITIONINGと命名した遺伝子を解析した結果、CHUP1タンパク質は葉緑体外包膜上に存在し、アクチン繊維と結合機能を有する、葉緑体運動に必須の遺伝子である事が分かった。
シダphot2の機能ドメインの解析 phot2突然変異体にシダphot2の野生型遺伝子を一過的に発現させると、機能が回復する。この系を使用し、phot2の各部分の重要性を判定した。その結果、phot2の光受容部分はLOV2のみ存在すれば、機能がある事が分かった。

報告書

(4件)
  • 2003 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2002 実績報告書
  • 2001 実績報告書
  • 研究成果

    (30件)

すべて 2005 2004 2003 2002 2001 その他

すべて 雑誌論文 (12件) 図書 (2件) 文献書誌 (16件)

  • [雑誌論文] Function analysis of Acphot2 using mutants deficient in blue light-induced chloroplast avoidance movement of the fern Adiantum capillus-veneris L2004

    • 著者名/発表者名
      Kagawa, Takatoshi
    • 雑誌名

      Plant Cell Physiol 45

      ページ: 416-426

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Phototropins mediate blue and red light-induced chloroplast movements in Physcomitrella patens.2004

    • 著者名/発表者名
      Kasahara, Masahiro
    • 雑誌名

      Plant Physiology 133

      ページ: 1388-1397

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Function analysis of Acphot2 using mutants deficient in blue light-induced chloroplast avoidance movement of the fern Adiantum capillus-veneris L.2004

    • 著者名/発表者名
      Kagawa, T., M.Kasahara, T.Abe, S.Yoshida, M.Wada
    • 雑誌名

      Plant Cell Physiol. 45

      ページ: 416-426

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Phototropins mediate blue and red light-induced chloroplast movements in Physcomitrella patens.2004

    • 著者名/発表者名
      Kasahara, M., T.Kagawa, Y.Sato, T.Kiyosue, M.Wada
    • 雑誌名

      Plant Physiology 135

      ページ: 1388-1397

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Responses of ferns to red light are mediated by an unconventional photoreceptor2003

    • 著者名/発表者名
      Kawai, Hiroko
    • 雑誌名

      Nature 421

      ページ: 289-290

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] CHLOROPLAST UNUSUAL POSITIONING1 is essential for proper chloroplast positioning2003

    • 著者名/発表者名
      Oikawa, Kazusato
    • 雑誌名

      Plant Cell 15

      ページ: 2805-2815

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Responses of ferns to red light are mediated by an unconventional photoreceptor.2003

    • 著者名/発表者名
      Kawai, H., T.Kanegae, S.Christensen, T.Kiyosue, Y.Sato, T.Imaizumi, A.Kadota, M.Wada
    • 雑誌名

      Nature 421

      ページ: 287-290

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] CHOLOROPLAST UNUSUAL POSITIONING1 is essential for proper chloroplast positioning.2003

    • 著者名/発表者名
      Oikawa, K., M.Kasahara, T.Kiyosue, T.Kagawa, N.Suetsugu, F.Takahashi, T.Kanegae, Y.Niwa, A.Kadota, M.Wada
    • 雑誌名

      Plant Cell 15

      ページ: 2805-2815

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Chloroplast avoidance movement reduces photodamage in plants2002

    • 著者名/発表者名
      Kasahara, Masahiro
    • 雑誌名

      Nature 420

      ページ: 829-832

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Chloroplast avoidance movement reduces photodamage in plants.2002

    • 著者名/発表者名
      Kasahara, M., T.Kagawa, K.Oikawa, N.Suetsugu, M.Miyao, M.Wada
    • 雑誌名

      Nature 420

      ページ: 829-832

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] External Ca^<2+> is essential for chloroplast movement induced by mechanical stimulation but not by light stimulation2001

    • 著者名/発表者名
      Sato, Yoshikatsu
    • 雑誌名

      Plant Physiology 127

      ページ: 497-504

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] External Ca^<2+> is essential for chloroplast movement induced by mechanical stimulation but not by light stimulation.2001

    • 著者名/発表者名
      Sato, Y., M.Wada, A.Kadota
    • 雑誌名

      Plant Physiology 127

      ページ: 497-501

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [図書] Light sensing in Plants2005

    • 著者名/発表者名
      Wada, Masamitsu
    • 総ページ数
      350
    • 出版者
      Springer-Verlag, Tokyo
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [図書] Light Signaling in Plants.2005

    • 著者名/発表者名
      Wada, M, Shimazaki, K., M.Iino (eds).
    • 総ページ数
      350
    • 出版者
      Springer-Verlag, Tokyo
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kagawa T., Wada M.: "Chloroplast avoidance movement rate is fluence dependent."Photo chemical & Photo biological Sciences. (in press). (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Kagawa T, Kasahara M, Abe T, Yoshida S, Wada M: "Functional analysis of Acphot2 using mutants deficient in blue light-induced chloroplast avoidance movement of the fern Adiantum capillus-veneris L."Plant Cell Physiology. (in press). (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Oikawa K, Kasahara M, Kiyosue T, Kagawa T, Suetsugu F, 他: "CHLOROPLAST UNUSUAL POSITIONING1 Is Essential for Proper Chloroplast Positioning"Plant Cell. 15. 2805-2815 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Sato Y, Wada M, Kadota A: "Accumulation response of chloroplasts induced by mechanical stimulation in bryophyte cells"Planta. 216. 792-777 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Iwata T, Nozaki D, Tokutomi S, Kagawa M, Wada M, Kandori H: "Light-induced structural changes in the LOV2 domain of Adiantum phytochrome3 studied by low-temperature FTIR and UV-visible spectroscopy"Biochemistry. 42. 8183-8191 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Wada M, Kagawa T, Sato Y: "Chloroplast movement"Annu.Review of Plant Biology. 54. 455-468 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Kasahara, Masahiro: "Chloroplast avoidance movement reduces photo-damage in plants"Nature. 420. 829-832 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Kawai, Hiroko: "Responses of ferns to red light are mediated by an unconventional photoreceptor"Nature. 421. 287-290 (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Stoelzle, S.: "Blue light activates calcium-permeable channels in Arabidopsis mesophyll cells via the phototropin signaling pathway"Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 100. 1456-1461 (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Sato, Yoshikatsu: "Accumulation response of chloroplasts induced by mechanical stimulation in bryophite cells"Planta. (in press). (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Imaizumi, Takato: "Cryptochrome light signals control development to suppress auxin sensitivity in the moss physcomitrella patens"Plant Cell. 14(in press). (2002)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Schulz, T.F.: "A role for LKP2 in circadian clock of Arabidopsis"Plant Cell. 13. 2659-2670 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Kinoshita, T.: "phot1 and phot2 mediate blue light regulation of stomatal opening"Nature. 414. 656-660 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Sato, Y.: "External Ca^<2+> is essential for chloroplast movement induced by mechanical stimulation but not by light stimulation"Plant Physiology. 127. 497-504 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Sakai, T.: "Arabidopsis nph1 and npl1 : Blue light receptors that mediate both phototropism and chloplast relocation"Procedings of National Academy of Sciences USA. 98. 6969-6974 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Briggs, W.R.: "The phototropin family of photoreceptors"Plant Cell. 13. 993-997 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書

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公開日: 2001-04-01   更新日: 2016-04-21  

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