気孔の青色光情報伝達の遺伝学的・生化学的解析

• 研究領域: 植物の環境感覚：刺激受容から細胞応答まで
• 研究課題/領域番号: 23120521
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 武宮 淳史 九州大学, 大学院理学研究院, 助教 (80448406)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2013-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2012年度)
• 配分額: 9,360千円 (直接経費: 7,200千円、間接経費: 2,160千円); 2012年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2011年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
• キーワード: シグナル伝達 / 青色光 / プロテオーム / 遺伝学 / 気孔 / フォトトロピン / H+-ATPas / 赤外線サーモグラフィ / PP1

研究実績の概要

1. 昨年度に引き続き、赤外線サーモグラフィを用いて青色光による気孔開口に異常のあるシロイヌナズナ変異体の探索を行い、これまでに1次スクリーニングとして約10万個体のEMS処理株と10万個体のT-DNA挿入株の測定が終了し、目標としていた20万個体の測定が完了した。葉面温度変化に異常が見られた個体に関しては、2次スクリーニングとして次世代の植物における再現性の確認、3次スクリーニングとして表皮および生葉における気孔開度測定、4次スクリーニングとして細胞膜H+-ATPaseの活性化の測定を行い、変異体の絞り込みを行った。
2. blue light signaling1（blus1）は昨年度、上記スクリーニングにより単離された変異体であり、フォトトロピンとH+-ATPase間の情報伝達を完全に欠いている。本年度はマッピングにより原因遺伝子の同定を進めたところ、BLUS1は孔辺細胞特異的に発現する新奇のプロテインキナーゼをコードしていることが分かった。次にBLUS1がフォトトロピンからの情報を下流へと伝達する分子機構について研究を進め、BLUS1のC末端のSer残基が青色光に依存して特異的にリン酸化されることを見出した。そこで同定されたSerをAlaに置換したBLUS1をblus1変異体に導入し、リン酸化の役割について調べた。その結果、野生型BLUS1を導入した形質転換体では気孔開口は回復するが、変異型BLUS1では回復せず、BLUS1の青色光によるリン酸化は気孔開口に必須のメカニズムであることが示唆された。

現在までの達成度 (段落)

24年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

24年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Identification of a regulatory subunit of protein phosphatase 1 which mediates blue light signaling for stomatal opening (2013)
  • 著者名/発表者名: Takemiya A, Yamauchi S, Yano T, Ariyoshi C and Shimazaki K
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. 巻: 54 号: 1 ページ: 24-35
  • DOI: 10.1093/pcp/pcs073
  • NAID: 10031145647
  • 査読あり
• [雑誌論文] Role of RPT2 in leaf positioning and flattening and a possible inhibition of phot2 signaling by phot1 (2013)
  • 著者名/発表者名: Harada A, Takemiya A, Inoue S, Sakai T and Shimazaki K
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. 巻: 54 号: 1 ページ: 36-47
  • DOI: 10.1093/pcp/pcs094
  • NAID: 10031145648
  • 査読あり
• [雑誌論文] Disruption of ROOT PHOTOTROPISM2 gene does not affect phototropin-mediated stomatal opening (2013)
  • 著者名/発表者名: Tsutsumi T, Takemiya A, Harada A and Shimazaki K
  • 雑誌名: Plant Science 巻: 201 ページ: 93-97
  • DOI: 10.1016/j.plantsci.2012.11.012
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identification and characterization of Atl-2, an Arabidopsis homologue of an ancient protein phosphatase 1(PP1) regulatory subunit (2011)
  • 著者名/発表者名: Templeton GW., et al
  • 雑誌名: Biochem J 巻: 435 号: 1 ページ: 73-83
  • DOI: 10.1042/bj20101035
  • 査読あり
• [学会発表] Phosphorylation of a novel protein kinase BLUS1 is essential for stomatal opening in response to blue light (2013)
  • 著者名/発表者名: Takemiya, A.
  • 学会等名: International Workshop on Plant Membrane Biology 2013
  • 発表場所: 倉敷市芸文館
  • 年月日: 2013-03-26
• [学会発表] Searching for mutants that exhibit stomatal opening through the H+-ATPase activation by thermography from Arabidopsis (2013)
  • 著者名/発表者名: Tsutsumi, T.
  • 学会等名: International Workshop on Plant Membrane Biology 2013
  • 発表場所: 倉敷市芸文館
  • 年月日: 2013-03-26
• [学会発表] Investigation of new signaling components involved in blue light-dependent stomatal opening (2013)
  • 著者名/発表者名: Yamauchi, S.
  • 学会等名: International Workshop on Plant Membrane Biology 2013
  • 発表場所: 倉敷市芸文館
  • 年月日: 2013-03-26
• [学会発表] Light-induced stomatal movement and signaling (2013)
  • 著者名/発表者名: Shimazaki, K.
  • 学会等名: International Workshop on Plant Membrane Biology 2013
  • 発表場所: 倉敷市芸文館
  • 年月日: 2013-03-26
  • 招待講演
• [学会発表] 赤外線サーモグラフィを用いた孔辺細胞青色光情報伝達系の情報伝達因子の探索 (2013)
  • 著者名/発表者名: 山内翔太
  • 学会等名: 第54回日本植物生理学会
  • 発表場所: 岡山大学
  • 年月日: 2013-03-21
• [学会発表] 青色光によるBLUS1のリン酸化は気孔開口に必須である (2013)
  • 著者名/発表者名: 武宮淳史
  • 学会等名: 第54回日本植物生理学会
  • 発表場所: 岡山大学
  • 年月日: 2013-03-21
• [学会発表] 青色光受容体フォトトロピンに依存した細胞膜シンタキシンのリン酸化 (2013)
  • 著者名/発表者名: 井上晋一郎
  • 学会等名: 第54回日本植物生理学会
  • 発表場所: 岡山大学
  • 年月日: 2013-03-21
• [学会発表] RPT2はphot1による葉の定位と平滑化に関与している (2013)
  • 著者名/発表者名: 原田明子
  • 学会等名: 第54回日本植物生理学会
  • 発表場所: 岡山大学
  • 年月日: 2013-03-21
• [学会発表] 赤外線サーモグラフィを用いた孔辺細胞青色光情報伝達系の情報伝達因子の探索 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山内翔太
  • 学会等名: 日本植物学会第76回大会
  • 発表場所: 兵庫県立大学
  • 年月日: 2012-09-15
• [学会発表] A novel protein kinase BLUS1 is essential for stomatal opening in response to blue light (2012)
  • 著者名/発表者名: Takemiya, A.
  • 学会等名: 29th New Phytologist Symposium Stomata 2012
  • 発表場所: Manchester, UK
  • 年月日: 2012-07-02
• [学会発表] ROOT PHOTOTROPISM2 (RPT2) is not involved in phototropin-mediated stomatal opening (2012)
  • 著者名/発表者名: Tsutsumi, T.
  • 学会等名: 29th New Phytologist Symposium Stomata 2012
  • 発表場所: Manchester, UK
  • 年月日: 2012-07-02
• [学会発表] Signaling in stomatal guard cells in response to blue light (2012)
  • 著者名/発表者名: Shimazaki, K.
  • 学会等名: 29th New Phytologist Symposium Stomata 2012
  • 発表場所: Manchester, UK
  • 年月日: 2012-07-02
  • 招待講演
• [学会発表] 赤外線サーモグラフィによる気孔の青色光シグナル伝達因子の探索 (2012)
  • 著者名/発表者名: 武宮淳史、藤本宏、島崎研一郎
  • 学会等名: 第53回日本植物生理学会
  • 発表場所: 京都産業大学(京都)
• [学会発表] 青色光によらず暗所下で気孔が開口するシロイヌナズナ突然変異体の探索 (2012)
  • 著者名/発表者名: 堤俊文、武宮淳史、島崎研一郎
  • 学会等名: 第53回日本植物生理学会
  • 発表場所: 京都産業大学(京都)
• [学会発表] Screening of Arabidopsis mutants deficient in blue light-dependent stomatal opening by infrared thermography (2012)
  • 著者名/発表者名: Takemiya, A., Fujimoto, H., Tsutsumi, T., Yamauchi, S., Shimazaki, K.
  • 学会等名: The 1^<st> international symposium on plant environmental sensing
  • 発表場所: 東大寺文化センター(奈良)
• [学会発表] Isolation of Arabidopsis mutants that exhibit blue light-independent stomatal opening under the dark by thermography (2012)
  • 著者名/発表者名: Tsutsumi, T., Takemiya, A., Shimazaki, K.
  • 学会等名: The 1^<st> international symposium on plant environmental sensing
  • 発表場所: 東大寺文化センター(奈良)
• [学会発表] Light regulation of stomatal opening and its inhibition by abscisic acid (2012)
  • 著者名/発表者名: Shimazaki, K., Takahashi, Y., Takemiya, A.
  • 学会等名: The 1^<st> international symposium on plant environmental sensing
  • 発表場所: 東大寺文化センター(奈良)(招待講演)
• [学会発表] ARABIDOPSIS PP1 REGULATORY SUBUNIT 2, PRS2, MEDIATES BLUE LIGHT SIGNALING FOR STOMATAL OPENING (2011)
  • 著者名/発表者名: Takemiya, A., Yamauchi, S., Yano, T., Ariyoshi, C, Shimazaki, K.
  • 学会等名: 12th International Symposium on Plant Protein Phosphorylation
  • 発表場所: Tuebingen, Germany
• [学会発表] シロイヌナズナ孔辺細胞青色光シグナル伝達におけるタイプ1プロテインフォスファターゼの機能解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 山内翔太、武宮淳史、島崎研一郎
  • 学会等名: 日本植物学会九州支部第62回大会
  • 発表場所: 長崎大学(長崎)
• [学会発表] 孔辺細胞青色光情報伝達におけるPP1調節サブユニットPRS2の機能解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 武宮淳史、山内翔太、矢野貴之、有吉千絵、島崎研一郎
  • 学会等名: 日本植物学会第75回大会
  • 発表場所: 東京大学(東京)
• [学会発表] Protein phosphatase 1 (PP1)はシロイヌナズナ孔辺細胞青色光情報伝達においてphot1とphot2両方の情報伝達に関与する (2011)
  • 著者名/発表者名: 山内翔太、武宮淳史、島崎研一郎
  • 学会等名: 日本植物学会第75回大会
  • 発表場所: 東京大学(東京)
• [学会発表] シロイヌナズナの青色光に応答した気孔開口におけるRPT2の機能解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 堤俊文、武宮淳史、原田明子、島崎研一郎
  • 学会等名: 日本植物学会第75回大会
  • 発表場所: 東京大学(東京)
• [備考]
  • URL: http://cellbio.biology.kyushu-u.ac.jp/shimazaki/