光屈性を誘導するフォトトロピンシグナル伝達経路の解析

• 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: 25120710
• 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: 新潟大学
• 研究代表者: 酒井 達也 新潟大学, 自然科学系, 教授 (10360554)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 16,380千円 (直接経費: 12,600千円、間接経費: 3,780千円); 2014年度: 8,190千円 (直接経費: 6,300千円、間接経費: 1,890千円); 2013年度: 8,190千円 (直接経費: 6,300千円、間接経費: 1,890千円)
• キーワード: 植物基礎科学 / 光環境応答 / 光屈性 / フォトトロピン / 胚軸 / シロイヌナズナ

研究実績の概要

rpt2 の詳細な表現型解析と NPH3 リン酸化調節、及びNPH3細胞内局在の解析がつながり、一次正光屈性と二次正光屈性を分ける分子機構が明らかになった。RPT2 は phot1 の光感受性を下げる働きをしており、光によって発現が誘導されると、phot1の光感受性を下げて光寛容を与えている。NPH3は暗所でリン酸化されていると phot1 と結合し、細胞膜に局在してシグナルを流すことを可能にしているが、phot1が活性化してNPH3の脱リン酸化が誘導されるとNPH3がphot1及び細胞膜から解離して不活化することが明らかになった。RPT2によるphot1活性化抑制がNPH3脱リン酸化を抑制し、NPH3のリン酸化状態のゆるやかな回復、NPH3-phot1複合体の回復を誘導し、二次光屈性が誘導されることを明らかにした。この発見は、古典植物生理学で謎とされていた一次正光屈性の仕組みや赤色光照射による光屈性促進機構の解明として高く評価される。またphot1の光感受性変換機構の存在を明らかにしたことにより、phot1分子スイッチの調節技術の開発につながる可能性をひめた研究成果となった。

現在までの達成度 (段落)

26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

26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] Arabidopsis ROOT PHOTOTROPISM2 contributes to the adaptation to High-Intensity Light in Phototropic Responses. (2015)
  • 著者名/発表者名: Ken Haga, Tomoko Tsuchida-Mayama, Mizuki Yamada and Tatsuya Sakai
  • 雑誌名: The Plant Cell 巻: 27 号: 4 ページ: 1098-1112
  • DOI: 10.1105/tpc.15.00178
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] PINOID functions in root phototropism as a negative regulator. (2015)
  • 著者名/発表者名: Ken Haga and Tatsuya Sakai
  • 雑誌名: Plant Signaling Behaivior 巻: 10
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] PINOID AGC kinases are necessary for phytochrome-mediated enhancement of hypocotyl phototropism in Arabidopsis. (2014)
  • 著者名/発表者名: Haga K, Hayashi K, Sakai T.
  • 雑誌名: Plant Physiol. 巻: 166 号: 3 ページ: 1535-1545
  • DOI: 10.1104/pp.114.244434
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Phototropic Response is Locally Regulated Within the Topmost Light-Responsive Region of the Arabidopsis thaliana Seedling. (2014)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto K, Suzuki T, Aihara Y, Haga K, Sakai T, Nagatani A.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. 巻: 55 号: 3 ページ: 497-506
  • DOI: 10.1093/pcp/pct184
  • 査読あり
• [雑誌論文] YUCASIN is a potent inhibitor of YUCCA(s), a key enzyme in auxin biosynthesis (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Nishimura, K. Hayashi, H. Suzuki, A. Gyohda, C. Takaoka, Y. Sakaguchi, S. Matsumoto, H. Kasahara, T. Sakai, J. Kato, Y. Kamiya, T. Koshiba
  • 雑誌名: Plant J 巻: 352-66 号: 3 ページ: 352-366
  • DOI: 10.1111/tpj.12399
  • 査読あり
• [学会発表] Contribution of RPT2 to plant adaptation to high-intensity light in phototropic responses. (2015)
  • 著者名/発表者名: Ken Haga and Tatsuya Sakai
  • 学会等名: The 2nd International Symposium on plant environment sensing abstracts.
  • 発表場所: 産業技術研究所
  • 年月日: 2015-03-13 – 2015-03-15
• [学会発表] Analysis of function of auxin and its action mechanism in Arabidopsis root phototropism. (2015)
  • 著者名/発表者名: Taro Kimura, Ken Haga, Kenichiro Hayashi, Zhao Yunde, Yumiko Tekebayashi, Hiroyuki Kasahara and Tatsuya Sakai
  • 学会等名: The 2nd International Symposium on plant environment sensing abstracts.
  • 発表場所: 産業技術研究所
  • 年月日: 2015-03-13 – 2015-03-15
• [学会発表] シロイヌナズナの根の光屈性におけるオーキシンの機能と作用機序の解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 木村太郎、芳賀健、林謙一郎、Yunde Zhao、竹林裕美子、笠原博幸、酒井達也
  • 学会等名: 日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 富山大学
  • 年月日: 2014-03-18 – 2014-03-20
• [学会発表] シロイヌナズナ胚軸の一次正光屈性および二次正光屈性におけるD6プロテインカイネースの役割 (2014)
  • 著者名/発表者名: 芳賀健、Claus Schwechheimer、酒井達也
  • 学会等名: 日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 富山大学
  • 年月日: 2014-03-18 – 2014-03-20
• [学会発表] NIMA関連キナーゼによるチューブリンのリン酸化は細胞成長に関与する (2014)
  • 著者名/発表者名: 本瀬宏康、高谷彰吾、酒井達也、小澤真一郎、高橋裕一、高橋卓
  • 学会等名: 日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 富山大学
  • 年月日: 2014-03-18 – 2014-03-20
• [図書] Plant ABC transporters (2014)
  • 著者名/発表者名: Tatsuya Sakai, Yukiko Uehara and Akitomo Nagashima
  • 総ページ数: 331
  • 出版者: Springer
• [備考] 植物の光感受性変換機構の発見
  • URL: http://www.niigata-u.ac.jp/research/study/270415.pdf