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青色光受容体フォトトロピンの成長促進作用とその分子機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 16207003
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・分子
研究機関九州大学

研究代表者

島崎 研一郎  九州大学, 大学院理学研究院, 教授 (00124347)

研究分担者 土井 道生  九州大学, 高等教育開発推進センター, 助手 (00167537)
木下 俊則  九州大学, 大学院理学研究院, 助手 (50271101)
研究期間 (年度) 2004 – 2006
研究課題ステータス 完了 (2006年度)
配分額 *注記
48,490千円 (直接経費: 37,300千円、間接経費: 11,190千円)
2006年度: 12,220千円 (直接経費: 9,400千円、間接経費: 2,820千円)
2005年度: 13,130千円 (直接経費: 10,100千円、間接経費: 3,030千円)
2004年度: 23,140千円 (直接経費: 17,800千円、間接経費: 5,340千円)
キーワード気孔 / フォトトロピン / 青色光効果 / 光合成 / 成長 / 細胞膜H^+-ATPase / 葉緑体運動 / 葉の横伸展 / 青色情報伝達
研究概要

前年度の研究から、フォトトロピンが弱い光のもとで光を効果的に利用し、成長を大幅に促進させる事を見いだした。これらの現象の分子メカニズムを解明する研究を行い、以下の成果を得た。まず、EMSなどの変異原処理を行った株について、葉の持ち上がり(葉面を青色光の方向に向ける)を指標に変異体のスクリーニングを行った。その結果、いくつかの変異体が得られ、そのうちのいくつかはフォトトロピンの変異株であった。次に、この中からフォトトロピン以外に変異のある株を選抜した。2つの株が得られ、それぞれT-DNA挿入株とEMS変異株であった。T-DNA挿入部位を調べるとNPH3であった。また、同じくEMS処理株においてもNPH3に変異が起きていることが確認された。従って、上記の変異はNPH3遺伝子が変異の原因であると結論された。この変異体の表現形は加える青色光の強度を5μmol m^<-2> s^<-1>にあげるとphot1変異体でも、nph3変異株でも見えなくなった。この事実は、このphot2を経る情報伝達はnph3を介さず別の物質を通して下流へ伝達される事を示している。
次に、これらのフォトトロピンまたはnph3を介する反応が植物の成長に寄与するかどうかを調べた。phot1変異体では青色光による成長促進が全く見られなくなるのに、nph3変異体ではわずかに認められた。また、nph3変異体では葉の平滑化が見られず巻いたままであるのに、葉緑体の集合や気孔の開口は認められた。以上の結果は、phot1を介した葉の平滑化、葉緑体運動、気孔開口のうち、葉の平滑化はnph3を通して情報が流れるが、葉緑体運動と気孔開口は別の経路を経る事、さらに、葉の平滑化が光捕集に基づく植物の生長にもっとも大きな働きを有しており、葉緑体集合反応、気孔開口は比較的少ないが有意の寄与をする事を示している。

報告書

(4件)
  • 2006 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2005 実績報告書
  • 2004 実績報告書
  • 研究成果

    (30件)

すべて 2007 2006 2005 2004 その他

すべて 雑誌論文 (29件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Leaf positioning of Arabidopsis in response to blue light.2007

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

      Mol. Plant (in press)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Light regulation of stomatal movement.2007

    • 著者名/発表者名
      Shimazaki et al.
    • 雑誌名

      Annu. Rev. Plant Biol. 58

      ページ: 219-247

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書 2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Phototropins and Blue Light-dependent Calcium Signaling in Higher Plants.2007

    • 著者名/発表者名
      Harada, Shimazaki
    • 雑誌名

      Photochem.and Photobiol. 83

      ページ: 102-111

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 気孔の青色光応答2007

    • 著者名/発表者名
      武宮淳史, 井上晋一郎, 島崎研一郎
    • 雑誌名

      蛋白質・核酸・酵素 増刊号 : 植物における環境と生物ストレスに対する応答 (in press)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Leaf positioning of Arabidopsis in response to blue light.2007

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

      Mol.Plant (in press)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Light regulation of stomatal movement.2007

    • 著者名/発表者名
      Shimazaki et al.
    • 雑誌名

      Annu.Rev.Plant Biol. 58

      ページ: 219-247

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 植物における環境と生物ストレスに対する応答2007

    • 著者名/発表者名
      武宮淳史, 井上晋一郎, 島崎研一郎
    • 雑誌名

      蛋白質・核酸・酵素 増刊号

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Nitric oxide inhibits blue light-specific stomatal opening via abscisic acid signaling pathways in Vicia guard cells.2007

    • 著者名/発表者名
      Zhang et al.
    • 雑誌名

      Plant Cell Physiol (in press)

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Leaf positioning of Arabidopsis in responese to blue light.2007

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

      Mol. Plant (in press)

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Phototropins and Blue Light-dependent Calcium Signaling in Higher Plants.2007

    • 著者名/発表者名
      Harada, Shimazaki
    • 雑誌名

      Photochem. and Photobiol 83

      ページ: 102-111

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] 気孔の青色光応答2007

    • 著者名/発表者名
      武宮 淳史, 井上 晋一郎, 島崎 研一郎
    • 雑誌名

      蛋白質・核酸・酵素 増刊号 : 植物における環境と生物ストレスに対する応答 (in press)

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] The fern Adiantum capillus-veneris lacks stomatal responses to blue light.2006

    • 著者名/発表者名
      Doi et al.
    • 雑誌名

      Plant Cell Physiol 47

      ページ: 748-755

    • NAID

      10017602239

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書 2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Protein phosphatase 1 positively regulates stomatal opening in response to blue light in Vicia faba.2006

    • 著者名/発表者名
      Takemiya et al.
    • 雑誌名

      PNAS 103

      ページ: 13549-13554

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書 2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 気孔の開口を駆動する細胞膜 H^+-ATPase2006

    • 著者名/発表者名
      木下俊則, 島崎研一郎
    • 雑誌名

      蛋白質・核酸・酵素 51

      ページ: 871-876

    • NAID

      40007320097

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 気孔の開口を駆動する細胞膜H^+-ATPase2006

    • 著者名/発表者名
      木下俊則, 島崎研一郎
    • 雑誌名

      蛋白質・核酸・酵素 51

      ページ: 871-876

    • NAID

      40007320097

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 気孔の開口を駆動する細胞膜H^+-ATPase2006

    • 著者名/発表者名
      木下 俊則, 島崎 研一郎
    • 雑誌名

      蛋白質・核酸・酵素 51

      ページ: 871-876

    • NAID

      40007320097

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Phototropin from Chlamydomonas reinhardtii is Functional in Arabidopsis thaliana.2005

    • 著者名/発表者名
      Onodera et al.
    • 雑誌名

      Plant Cell Physiol 46

      ページ: 367-374

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要 2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Phototropins promote plant growth in response to blue light in low light environments.2005

    • 著者名/発表者名
      Takemiya et al.
    • 雑誌名

      Plant Cell 17

      ページ: 1120-1127

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要 2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Isolation of a Protein Interacting with Vfphot1a in Guard Cells of Vicia faba.2005

    • 著者名/発表者名
      Emi et al.
    • 雑誌名

      Plant Physiol 138

      ページ: 1615-1626

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要 2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Biochemical characterization of the plasma membrane H^+-ATPase activation in guard-cell protoplasts of Arabidopsis thaliana in response to blue light.2005

    • 著者名/発表者名
      Ueno et al.
    • 雑誌名

      Plant Cell Physiol 46

      ページ: 955-963

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要 2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Possible involvement of phototropins in leaf movement of kidney bean in response to blue light.2005

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

      Plant Physiol 138

      ページ: 1994-2005

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要 2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Isolation of a Protein Interacting with Vfphotla in Guard Cells of Vicia faba.2005

    • 著者名/発表者名
      Emi et al.
    • 雑誌名

      Plant Physiol 138

      ページ: 1615-1626

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Phototropins promote plant growth in response to blue light in low light environments.2005

    • 著者名/発表者名
      Takemiya et al.
    • 雑誌名

      Plant Cell (in press)

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] A transgene encoding a blue-light receptor, phot1, restores blue-light responses in the Arabidopsis phot1 phot2 double mutant.2004

    • 著者名/発表者名
      Doi et al.
    • 雑誌名

      J Exp Bot. 55

      ページ: 517-523

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Abscisic acid induces rapid subnuclear reorganization in guard cells.2004

    • 著者名/発表者名
      Ng et al.
    • 雑誌名

      Plant Physiol 134

      ページ: 1-5

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要 2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Isolation of intact vacuoles and proteomic analysis of tonoplast from suspension-cultured cells of Arabidopsis thaliana.2004

    • 著者名/発表者名
      Shimaoka et al.
    • 雑誌名

      Plant Cell Physiol 45

      ページ: 672-683

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要 2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Inhibition of blue light-dependent H^+ pumping by abscisic acid through hydrogen peroxide-induced dephosphorylation of the plasma membrane H^+-ATPase in guard cell protoplasts.2004

    • 著者名/発表者名
      Zhang et al.
    • 雑誌名

      Plant Physiol 136

      ページ: 4150-4158

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要 2004 実績報告書
  • [雑誌論文] A transgene encoding a blue-light receptor, phot1,restores blue-light responses in the Arabidopsis phot1 phot2 double mutant.2004

    • 著者名/発表者名
      Doi et al.
    • 雑誌名

      Journal of Experimental Botany 55

      ページ: 517-523

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] 気孔の青色光応答

    • 著者名/発表者名
      武宮淳史, 井上晋一郎, 島崎研一郎
    • 雑誌名

      蛋白質・核酸・酵素 (in press)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [図書] Light Sensing in Plants2005

    • 著者名/発表者名
      Wada et al.
    • 総ページ数
      370
    • 出版者
      Springer-Verlag Tokyo
    • 関連する報告書
      2005 実績報告書

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公開日: 2004-04-01   更新日: 2016-04-21  

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