気孔孔辺細胞の青色光情報伝達成分の解明

• 研究課題/領域番号: 26251032
• 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: 植物分子・生理科学
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 島崎 研一郎 九州大学, 理学研究院, 名誉教授 (00124347)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 40,560千円 (直接経費: 31,200千円、間接経費: 9,360千円); 2016年度: 12,480千円 (直接経費: 9,600千円、間接経費: 2,880千円); 2015年度: 13,260千円 (直接経費: 10,200千円、間接経費: 3,060千円); 2014年度: 14,820千円 (直接経費: 11,400千円、間接経費: 3,420千円)
• キーワード: 孔辺細胞 / 気孔 / H+-ATPase / 二酸化炭素 / 陰イオンチャネル / フォトトロピン / 青色光 / 光情報伝達 / イオン輸送 / タンパク質リン酸化 / 蛋白質キナーゼ / CO2応答

研究成果の概要

葉面の熱画像測定により、青色光依存の気孔開口が阻害された変異株を選抜し、その原因遺伝子が細胞膜H+-ATPaseのイソ酵素AHA1であることを見いだした。さらに、リン酸化プロテオーム法により孔辺細胞においてフォトトロピンに依存してリン酸化される蛋白質の探索を行い、最も素早くリン酸化される蛋白質を特定した。この酵素はCBC１キナーゼと名付け、そのホモログCBC2と重複して気孔開口を促進する事を示した。この酵素はフォトトロピンによる陰イオンチャネルの阻害を仲介する事を示した。さらに、この酵素が低CO2に応答して、気孔を開口させる因子である事をも示した。

研究成果

• [雑誌論文] Blue light and CO2 signals converge to regulate light-induced stomatal opening (2017)
  • 著者名/発表者名: Hiyama Asami、Takemiya Atsushi、Munemasa Shintaro、Okuma Eiji、Sugiyama Naoyuki、Tada Yasuomi、Murata Yoshiyuki、Shimazaki Ken-ichiro
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 8 号: 1 ページ: 1284-1284
  • DOI: 10.1038/s41467-017-01237-5
  • NAID: 120006368181
  • 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] Reconstitution of abscisic acid signaling from the receptor to DNA via bHLH transcription factors. (2017)
  • 著者名/発表者名: Takahashi Y, Ebisu Y. and Shimazaki K.
  • 雑誌名: Plant Physiol. 巻: 173 号: 2 ページ: 815-822
  • DOI: 10.1104/pp.16.01825
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Plasma membrane H+-ATPase1 (AHA1) plays a major role in Arabidopsis thaliana for stomatal opening in response to blue light. (2016)
  • 著者名/発表者名: Yamauchi S, Takemiya A, Sakamoto T, Kurata T, Kinoshita T, Shimazaki K.
  • 雑誌名: Plant Physiology 巻: 171(4) 号: 4 ページ: 2731-2743
  • DOI: 10.1104/pp.16.01581
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Blue-light-induced rapid chloroplast de-anchoring in Vallisneria epidermal cells. (2015)
  • 著者名/発表者名: Sakai Y, Inoue S, Harada A, Shimazaki K and Takagi S
  • 雑誌名: J. Integ. Plant Biol. 巻: 57 号: 1 ページ: 93-105
  • DOI: 10.1111/jipb.12284
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Guard cell chloroplasts are essential for blue light-dependent stomatal opening in Arabidopsis. (2014)
  • 著者名/発表者名: Suetsugu N, Takami T, Ebisu Y, Watanabe H, Iiboshi C, Doi M and Shimazaki K
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: 9 号: 9 ページ: e108374-e108374
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0108374
  • NAID: 120005496641
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] 孔辺細胞のCBCキナーゼはフォトトロピンに依存して陰イオンチャネルの活性を抑える (2017)
  • 著者名/発表者名: 樋山麻美、武宮淳史、杉山直之、宗正晋太郎、大熊英二、村田芳行、島崎研一郎
  • 学会等名: 日本植物生理学会
• [学会発表] CBCキナーゼは青色光とCO2シグナルを統合し光照射下での気孔開口に寄与する (2017)
  • 著者名/発表者名: 樋山麻美、武宮淳史、杉山直之、多田安臣、島崎研一郎
  • 学会等名: 日本植物生理学会
• [学会発表] CBC kinases converge blue light and CO2 signals for stomatal opening under the light (2017)
  • 著者名/発表者名: A. Hiyama, A. Takemiya, N. Sugiyama, Y. Tada & K. Shimazaki
  • 学会等名: International Symposium of Plant Photobiology, 2018
  • 国際学会
• [学会発表] AHA1(Arabidopsis H+-ATPase)は気孔の青色光応答において主要な分子種として機能する (2016)
  • 著者名/発表者名: 山内翔太、武宮淳史、倉田哲也。坂本智昭、堤俊文、木下俊則、島崎研一郎
  • 学会等名: 日本植物学会
  • 発表場所: 沖縄
  • 年月日: 2016-09-16
• [学会発表] 青色光によるアニオンチャネルの不活性化には新規キナーゼが関与している (2016)
  • 著者名/発表者名: 樋山麻美、宗正晋太郎、大熊英治、武宮淳史、杉山直幸、多田安臣、村田芳行、島崎研一郎
  • 学会等名: 日本植物学会
  • 発表場所: 沖縄
  • 年月日: 2016-09-16
• [学会発表] CAM植物における青色光依存の気孔開口 (2016)
  • 著者名/発表者名: 後藤栄治、井上晋一郎、大岩本康平、島崎研一郎、土井道生
  • 学会等名: 日本植物学会
  • 発表場所: 沖縄
  • 年月日: 2016-09-16
• [学会発表] AHA1(Arabidopsis H+-ATPase)は気孔の青色光応答において主要な分子種として機能する (2016)
  • 著者名/発表者名: 山内翔太、武宮淳史、倉田哲也。坂本智昭、堤俊文、木下俊則、島崎研一郎
  • 学会等名: 日本植物学会 第８０回大会
• [学会発表] 青色光によるアニオンチャネルの不活性化には新規キナーゼが関与している (2016)
  • 著者名/発表者名: 樋山麻美、宗正晋太郎、大熊英治、武宮淳史、杉山直幸、多田安臣、村田芳行、島崎研一郎
  • 学会等名: 日本植物学会 第８０回大会
• [学会発表] 青色光に依存した気孔開口におけるフォトトロピンシグナル伝達初期過程の in vitro 再構成 (2015)
  • 著者名/発表者名: 武宮淳史,土井彩加,吉田早祐美,岡島公司,徳富哲,島崎研一郎
  • 学会等名: 第５６回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 東京農業大学世田谷キャンパス（東京都）
  • 年月日: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [学会発表] 青色光依存の気孔開口に関与するH+-ATPase分子種 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山内翔太,武宮淳史,倉田哲也, 堤俊文,待木美佳,木下俊則, 島崎研一郎
  • 学会等名: 第５６回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 東京農業大学世田谷キャンパス（東京都）
  • 年月日: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [学会発表] フォトトロピンの自己リン酸化の機能的意義の解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 土井彩加,武宮淳史,井上晋一郎,島崎研一郎
  • 学会等名: 第５６回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 東京農業大学世田谷キャンパス（東京都）
  • 年月日: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [学会発表] 青色光によるアニオンチャネルの不活性化を介した気孔開口促進 (2015)
  • 著者名/発表者名: 樋山麻美,武宮淳史,杉山直幸, 島崎研一郎
  • 学会等名: 第５６回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 東京農業大学世田谷キャンパス（東京都）
  • 年月日: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [学会発表] CAM植物における青色光依存の気孔開口 (2015)
  • 著者名/発表者名: 後藤栄治,大岩本康平,北川裕基,井上晋一郎,島崎研一郎,土井道生
  • 学会等名: 第５６回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 東京農業大学世田谷キャンパス（東京都）
  • 年月日: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [学会発表] ABA依存のリン酸化によるbHLH型転写因子AKS1の活性制御 (2015)
  • 著者名/発表者名: 高橋洋平,木下俊則,島崎研一郎
  • 学会等名: 第５６回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 東京農業大学世田谷キャンパス（東京都）
  • 年月日: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [学会発表] 青色光応答性の気孔開口を欠くシロイヌナズナ変異体の機能解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 堤俊文,武宮淳史,島崎研一郎
  • 学会等名: 日本植物学会第７８回大会
  • 発表場所: 明治大学生田キャンパス（神奈川県・川崎市）
  • 年月日: 2014-09-12 – 2014-09-14
• [学会発表] Identification of Signaling Components in Blue Light Response of Stomata (2014)
  • 著者名/発表者名: Ken-ichiro Shimazaki
  • 学会等名: 16th international congress on photobiology
  • 発表場所: Universidad Nacional de Cordoba(Cordoba,Algentina)
  • 年月日: 2014-09-07 – 2014-09-12
  • 招待講演
• [学会発表] A primary step for phototropin signaling in stomatal guard cells (2014)
  • 著者名/発表者名: Ken-ichiro Shimazaki
  • 学会等名: Gordon Research Conferences
  • 発表場所: Renaissance Tuscany Il Ciocco Resort(Lucca,Italy)
  • 年月日: 2014-04-06 – 2014-04-11
  • 招待講演
• [学会発表] BLUS1 is a phototropin kinase substrate and mediates blue light signaling for stomatal opening (2014)
  • 著者名/発表者名: Atsushi Takemiya, Haruka Sawa, Ken-ichiro Shimazaki
  • 学会等名: Gordon Research Conferences
  • 発表場所: Renaissance Tuscany Il Ciocco Resort(Lucca,Italy)
  • 年月日: 2014-04-06 – 2014-04-11
• [備考] 九州大学 細胞機能学講座 島崎研究室 研究内容
• [備考] 九州大学 細胞機能学講座 島崎研究室 研究業績