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孔辺細胞における青色光情報伝達の初期過程の解明

研究課題

研究課題/領域番号 26711019
研究種目

若手研究(A)

配分区分一部基金
研究分野 植物分子・生理科学
研究機関山口大学 (2016-2018)
九州大学 (2014-2015)

研究代表者

武宮 淳史  山口大学, 大学院創成科学研究科, 准教授 (80448406)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
24,050千円 (直接経費: 18,500千円、間接経費: 5,550千円)
2017年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
2016年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
2015年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
2014年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
キーワード青色光 / フォトトロピン / プロテオーム / リン酸化 / 気孔 / シグナル伝達 / 植物 / 遺伝学
研究成果の概要

気孔は青色光に応答して開口し、光合成に必要な二酸化炭素の取り込みを促進する。孔辺細胞では、青色光シグナルは光受容体キナーゼであるフォトトロピンにより感知され、下流のシグナル伝達を経て細胞膜H+-ATPaseを活性化し、気孔開口の駆動力を形成する。最近、我々は上記シグナル伝達においてフォトトロピンの基質として働くBLUS1キナーゼを同定した。本研究では、フォトトロピンとBLUS1の組換えタンパク質を用いて青色光シグナル伝達の初期過程をin vitroで再現することに成功した。また、フォトトロピンのもうひとつのリン酸化基質としてCBC1キナーゼを同定し、気孔開口の新たな制御機構を見出した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では青色光シグナル伝達の初期過程を試験管内で再現することに成功した。本研究で確立したアッセイ系は、生命の光情報の変換過程を分子・構造レベルで解明するための有用なツールとなることが期待される。また、本研究ではタンパク質のリン酸化の網羅的な解析により、フォトトロピンの新奇リン酸化基質を同定することに成功し、気孔開口の新たなモデルが見えてきた。今後は上記の解析で見出された他の因子の解析を進めることで、フォトトロピンが制御する光シグナル伝達ネットワークの全貌が明らかになることが期待される。

報告書

(6件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (36件)

すべて 2019 2018 2017 2016 2015 2014

すべて 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 2件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 4件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (29件) (うち国際学会 3件、 招待講演 8件)

  • [雑誌論文] Blue light and CO2 signals converge to regulate light-induced stomatal opening2017

    • 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

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 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

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 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] RPT2/NCH1 subfamily of NPH3-like proteins is essential for the chloroplast accumulation response in land plants2016

    • 著者名/発表者名
      Suetsugu, N., Takemiya, A., Kong, S.-G., Higa, T., Komatsu, A., Shimazaki, K. Kohchi, T. and Wada, M.
    • 雑誌名

      Proc. Natl. Acad. Sci. USA

      巻: 113 号: 37 ページ: 10424-10429

    • DOI

      10.1073/pnas.1602151113

    • NAID

      120005829445

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Functional characterization of Arabidopsis phototropin 1 in the hypocotyl apex.2016

    • 著者名/発表者名
      Stuart Sullivan, Atsushi Takemiya, Eros Kharshiing, Catherine Cloix, Ken-ichiro Shimazaki, John M. Christie
    • 雑誌名

      Plant J.

      巻: 88 号: 6 ページ: 907-920

    • DOI

      10.1111/tpj.13313

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [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

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Arabidopsis phot1 and phot2 phosphorylate BLUS1 kinase with different properties in stomatal opening2016

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Takemiya, Ken-ichiro Shimazaki
    • 雑誌名

      J. Plant Res.

      巻: 129 号: 2 ページ: 167-174

    • DOI

      10.1007/s10265-015-0780-1

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Reconstitution of an initial step of phototropin signaling in stomatal guard cells2016

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Takemiya, Ayaka Doi, Sayumi Yoshida, Koji Okajima, Satoru Tokutomi, Ken-ichiro Shimazaki
    • 雑誌名

      Plant Cell Physiol.

      巻: 57 号: 1 ページ: 152-159

    • DOI

      10.1093/pcp/pcv180

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Signaling network of phototropin-regulated stomatal opening2019

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Takemiya
    • 学会等名
      Japan-Taiwan Plant Biology 2019
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 気孔孔辺細胞において青色光に応答してリン酸化されるE3ユビキチンリガーゼの機能解析2019

    • 著者名/発表者名
      山内翔太、杉山直幸、島崎研一郎、武宮淳史
    • 学会等名
      第60回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 孔辺細胞青色光シグナル伝達におけるBLUS1のC末端領域の機能解析2019

    • 著者名/発表者名
      細谷桜子、古屋繁一、島崎研一郎、武宮淳史
    • 学会等名
      第60回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Molecular mechanism of blue light signaling for stomatal opening2018

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Takemiya, Shota Yamauchi, Asami Hiyama, Ken-ichiro Shimazaki
    • 学会等名
      Japan-Finland Seminar 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 気孔孔辺細胞において青色光依存的にリン酸化される情報伝達因子の機能解析2018

    • 著者名/発表者名
      山内翔太、武宮淳史
    • 学会等名
      生物系三学会中四国支部会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 青色光による気孔開口の必須因子BLUS1のC末端領域の機能解析2018

    • 著者名/発表者名
      細谷桜子、古屋繁一、島崎研一郎、武宮淳史
    • 学会等名
      生物系三学会中四国支部会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 光によらず暗所で気孔が開口するシロイヌナズナG7-9D変異体の表現型解析2018

    • 著者名/発表者名
      楢原康太、石川和弥、島崎研一郎、武宮淳史
    • 学会等名
      生物系三学会中四国支部会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 青色光特異的な気孔開口に異常を示すシロイヌナズナ突然変異体の単離と機能解析2018

    • 著者名/発表者名
      小林遥貴、武宮淳史
    • 学会等名
      生物系三学会中四国支部会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 青色光による気孔開口の必須因子BLUS1のC末端領域の機能解析2018

    • 著者名/発表者名
      細谷桜子、古屋繁一、島崎研一郎、武宮 淳史
    • 学会等名
      第59回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [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活性を抑える2018

    • 著者名/発表者名
      樋山麻美、武宮淳史、杉山直幸、宗正晋太郎、大熊英二、村田芳行、島崎研一郎
    • 学会等名
      第59回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] CBCキナーゼは青色光とCO2のシグナルを統合し光照射下での気孔開口に寄与する2018

    • 著者名/発表者名
      樋山麻美、武宮淳史、杉山直幸、多田安臣、島崎研一郎
    • 学会等名
      第59回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Early phototropin signaling in blue light-dependent stomatal opening2018

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Takemiya, Asami Hiyama, Ken-ichiro Shimazaki
    • 学会等名
      International Symposium on Plant Photobiology 2018
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] CBC kinases converge blue light and CO2 signals for stomatal opening under light2018

    • 著者名/発表者名
      Asami Hiyama, Atsushi Takemiya, Naoyuki Sugiyama, Yasuomi Tada, Ken-ichiro Shimazaki
    • 学会等名
      International Symposium on Plant Photobiology 2018
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] CBC kinases mediate inhibition of S-type anion channels through phototropic-mediated pathway in guard cells2018

    • 著者名/発表者名
      Asami Hiyama, Atsushi Takemiya, Naoyuki Sugiyama, Shintaro Munemasa, Eiji Okuma, Yoshiyuki Murata, Ken-ichiro Shimazaki
    • 学会等名
      International Symposium on Plant Photobiology 2018
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] P4-ATPase (Phospholipid Flippase) 変異がフォトトロピン応答に与える影響2017

    • 著者名/発表者名
      長生昌紘、武宮淳史、望月伸悦、長谷あきら、鈴木友美
    • 学会等名
      第58回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] phot1 と phot2 による BLUS1 のリン酸化能の違いが気孔開口の光応答性を制御する2016

    • 著者名/発表者名
      武宮淳史、島崎研一郎
    • 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
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 青色光依存の気孔開口に働く AHA1C-末のリン酸化部位の機能解析2016

    • 著者名/発表者名
      山内翔太、武宮淳史、木下俊則、島崎研一郎
    • 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
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 青色光受容体フォトトロピンと相互作用するプロテインキナーゼの同定と機能解析2016

    • 著者名/発表者名
      井上晋一郎、Eirini Kaiserli、高橋宏隆、澤崎達也、木下俊則、John M Christie、Zhang Xiao、武宮淳史、島崎研 一郎
    • 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
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 青色光に応答した気孔開口の情報伝達機構2016

    • 著者名/発表者名
      武宮淳史
    • 学会等名
      日本植物学会第78回大会
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 青色光に応答した気孔開口のシグナル伝達機構2016

    • 著者名/発表者名
      武宮淳史
    • 学会等名
      三学会合同福岡例会
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [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課程のin vitro再構築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
    • 年月日
      2015-03-16 – 2015-03-18
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [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
    • 年月日
      2015-03-16 – 2015-03-18
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [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
    • 年月日
      2015-03-16 – 2015-03-18
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [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
    • 年月日
      2015-03-16 – 2015-03-18
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Molecular mechanism of blue light signaling for stomatal opening2015

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Takemiya, Ken-ichiro Shimazaki
    • 学会等名
      The 2nd International Symposium on Plant Environmental Sensing
    • 発表場所
      産業技術総合研究所
    • 年月日
      2015-03-13 – 2015-03-15
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Blue light signaling for stomatal opening2014

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Takemiya
    • 学会等名
      日本植物学会第78回大会
    • 発表場所
      明治大学
    • 年月日
      2014-09-12 – 2014-09-14
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [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
    • 年月日
      2014-09-12 – 2014-09-14
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 青色光に応答した気孔開口の情報伝達機構2014

    • 著者名/発表者名
      武宮淳史
    • 学会等名
      第18回日本光生物学協会年会
    • 発表場所
      大阪市立大学
    • 年月日
      2014-08-22 – 2014-08-23
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] BLUS1 is a phototropin kinase substrate and mediates blue light signaling for stomatal opening2014

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Takemiya, Haruka Sawa and, and Ken-ichiro Shimazaki
    • 学会等名
      Gordon Research Conferences
    • 発表場所
      Lucca, Italy
    • 年月日
      2014-04-06 – 2014-04-11
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

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公開日: 2014-04-04   更新日: 2021-05-06  

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