青色光に依存した気孔開口を仲介するプロテインキナーゼの同定と機能的特徴づけ

• 研究課題/領域番号: 15K07101
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 植物分子・生理科学
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 井上 晋一郎 名古屋大学, 理学研究科, 助教 (40532693)
• 研究協力者: 林 真妃 ; 奥村 将樹
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2017年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2016年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2015年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
• キーワード: 気孔 / 青色光 / フォトトロピン / プロテインキナーゼ / 気孔開口 / カリウムチャネル

研究成果の概要

青色光に応答した気孔開口は、気孔孔辺細胞において光受容体であるフォトトロピンがプロトンポンプを活性化し、続いてカリウムイオンの取り込みを促進することにより誘導される。ところが、詳細なシグナル伝達は未解明である。本研究では、フォトトロピンと物理的に相互作用するプロテインキナーゼとしてCIPK23を同定し、気孔開口における機能解析を行った。その結果、CIPK23はプロトンポンプではなく、カリウムイオンチャネルの活性化を仲介することにより気孔開口を誘導することを明らかにした。

研究成果

• [国際共同研究] University of Glasgow(United Kingdom)
• [国際共同研究] Henan University(China)
• [国際共同研究] University of Copenhagen(Denmark)
• [国際共同研究] University of Gasgow(United Kingdom)
• [国際共同研究] Henan University(China)
• [国際共同研究] University of Glasgow(United Kingdom)
• [国際共同研究] Henan University(China)
• [雑誌論文] Functional characterization of a constitutively active kinase variant of Arabidopsis phototropin 1. (2017)
  • 著者名/発表者名: Peterson, J., Inoue, S., Kelly, S. M., Sullivan, S., Kinoshita, T., Christie, J. M.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: 292 号: 33 ページ: 13843-13852
  • DOI: 10.1074/jbc.m117.799643
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Blue light regulation of stomatal opening and the plasma membrane H+-ATPase. (2017)
  • 著者名/発表者名: Inoue S, Kinoshita T.
  • 雑誌名: Plant Physiology 巻: 174 号: 2 ページ: 531-538
  • DOI: 10.1104/pp.17.00166
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Brassinosteroid involvement in Arabidopsis thaliana stomatal opening. (2017)
  • 著者名/発表者名: Inoue S, Iwashita N, Takahashi Y, Gotoh E, Okuma E, Hayashi M, Tabata R, Takemiya A, Doi M, Murata Y, Kinoshita T. and Shimazaki K.
  • 雑誌名: Plant & Cell Physiol. 巻: 58 号: 6 ページ: 1048-1058
  • DOI: 10.1093/pcp/pcx049
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A Raf-like protein kinase BHP mediates blue light-dependent stomatal opening (2017)
  • 著者名/発表者名: Hayashi M, Inoue S, Ueno Y, Kinoshita T
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 7 号: 1 ページ: 45586-45586
  • DOI: 10.1038/srep45586
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Auxin influx carrier AUX1 confers acid resistance for Arabidopsis root elongation through the regulation of plasma membrane H+-ATPase. (2016)
  • 著者名/発表者名: Inoue S, Takahashi K, Okumura-Noda H, Kinoshita T.
  • 雑誌名: Plant & Cell Physiology 巻: 57 号: 10 ページ: 2194-2201
  • DOI: 10.1093/pcp/pcw136
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Photosynthesis activates plasma membrane H+-ATPase via sugar accumulation (2016)
  • 著者名/発表者名: Okumura M, Inoue S, Kuwata K, Kinoshita T
  • 雑誌名: Plant Physiology 巻: 171 ページ: 580-589
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] GOLDEN 2-LIKE transcription factors for chloroplast development affect ozone tolerance through the regulation of stomatal movement (2016)
  • 著者名/発表者名: Yukari Nagatoshi, Nobutaka Mitsuda, Maki Hayashi, Shin-ichiro Inoue, Eiji Okuma, Akihiro Kubo, Yoshiyuki Murata, Mitsunori Seo, Hikaru Saji, Toshinori Kinoshita, and Masaru Ohme-Takagi
  • 雑誌名: PNAS 巻: 113 号: 15 ページ: 4218-4223
  • DOI: 10.1073/pnas.1513093113
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photosynthesis activates plasma membrane H+-ATPase via sugar accumulation in Arabidopsis leaves (2016)
  • 著者名/発表者名: Masaki Okumura, Shin-ichiro Inoue, Keiko Kuwata, and Toshinori Kinoshita
  • 雑誌名: Plant Physiol 巻: 未確定 号: 1 ページ: 580-589
  • DOI: 10.1104/pp.16.00355
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] In vitro Phosphorylation Assay of Putative Blue-Light Receptor Phototropins Using Microsomal and Plasma-membrane Fractions Prepared from Vallisneria Leaves (2015)
  • 著者名/発表者名: Yuuki Sakai, Shin-ichiro Inoue, Shingo Takagi
  • 雑誌名: Bio-protocol 巻: 5
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] A plasma membrane syntaxin SYP132 mediates blue light-induced stomatal opening in Arabidopsis (2018)
  • 著者名/発表者名: 井上晋一郎、友清雄大、林真妃、奥村将樹、岡島公司、堀江智明、木下俊則、島崎研一郎
  • 学会等名: 第59回 日本植物生理学会年会
• [学会発表] A plasma membrane syntaxin regulates blue light-induced stomatal opening in Arabidopsis (2018)
  • 著者名/発表者名: 井上晋一郎、友清雄大、林真妃、奥村将樹、岡島公司、堀江智明、木下俊則、島崎研一郎
  • 学会等名: International Symposium on Plant Photobiology
  • 国際学会
• [学会発表] A protein kinase BHP mediates blue light-dependent stomatal opening (2017)
  • 著者名/発表者名: 林真妃、井上晋一郎、上野宜久、木下俊則
  • 学会等名: 第58回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 鹿児島大学
  • 年月日: 2017-03-16
• [学会発表] ゼニゴケにおける細胞膜H+-ATPaseの生理機能の解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 中根功多朗、奥村将樹、楊為雄、井上晋一郎、石崎公庸、河内孝之、木下俊則
  • 学会等名: 第58回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 鹿児島大学
  • 年月日: 2017-03-16
• [学会発表] Identification and functional analyses of the protein kinase that interacts with blue light-receptor phototropins in Arabidopsis (2016)
  • 著者名/発表者名: Shin-ichiro Inoue, Eirini Kaiserli, Hirotaka Takahashi, Tatsuya Sawasaki, Toshinori Kinoshita, John M. Christie, Xiao Zhang, Atsushi Takemiya, Ken-ichiro Shimazaki
  • 学会等名: 第57回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 岩手大学
  • 年月日: 2016-03-18