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気孔の青色光情報伝達の遺伝学的・生化学的解析

公募研究

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 25120719
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) 2013-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
9,360千円 (直接経費: 7,200千円、間接経費: 2,160千円)
2014年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2013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 / フォトトロピン
研究実績の概要

本研究ではフォトトロピンと細胞膜H+-ATPaseを繋ぐ新奇情報伝達因子を同定することを目的として、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選抜を進めてきた。これまでに赤外線サーモグラフィを用いて20万個体の変異体における葉面温度変化を測定した結果、60ラインの気孔開口変異体を単離することに成功した。今年度はこれらの中から気孔開口が顕著に阻害されたG39-50変異体に着目して研究を進めた。G39-50では青色光によるH+放出およびH+-ATPaseのリン酸化が野生株の半分以下に低下していることが分かった。さらにこの変異体ではH+-ATPaseのタンパク質量が野生株の30%程度に減少していることを見出した。次世代シーケンスを用いたゲノムリシーケンス解析により原因遺伝子の同定を行ったところ、この変異体ではH+-ATPaseをコードするAHA1遺伝子内にミスセンス変異をもつことが分かった。AHA1遺伝子にT-DNAが挿入された別の変異体を入手し気孔の青色光反応を調べたところ、この変異体でも気孔開口およびH+-ATPaseの活性が阻害されG39-50と同様の表現型を示すことが分かった。さらいG39-50変異体に野生型のAHA1遺伝子を導入すると気孔開口が相補されることが分かり、この変異体の原因遺伝子がAHA1であることが確定された。シロイヌナズナにはH+-ATPaseをコードする遺伝子が11存在し、これらは機能重複して働くと考えられていた。本結果は気孔開口におけるH+-ATPaseの重要性を順遺伝学的解析により初めて示した例となるとともに、組織によりアイソフォーム間に発現量の違いがありH+-ATPase活性に占める寄与が異なる可能性を示唆している。

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。

報告書

(2件)
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (18件)

すべて 2015 2014 2013

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (17件) (うち招待講演 5件)

  • [雑誌論文] Phosphorylation of BLUSl kinase by phototropins is a primary step in stomatal opening2013

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Takemiya, Naoyuki Suglyama, Hiroshi Fujimoto, Toshifumi Tsutsumi, Shota Yamauchi, Asami Hiyama, Yasuomi Tada, John M. Chrlstie & Ken-ichiro Shimazaki
    • 雑誌名

      NATURE COMMUNICATIONS

      巻: 4 号: 1 ページ: 2094-2094

    • DOI

      10.1038/ncomms3094

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [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] 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
  • [学会発表] フォトトロピンによるBLUS1のリン酸化は気孔開口の初期過程である2014

    • 著者名/発表者名
      武宮淳史、杉山直幸、藤本宏, 堤俊文、山内翔太、樋山麻美、多田安臣、John M. Christie、島崎研一郎
    • 学会等名
      第55回日本植物生理学会
    • 発表場所
      富山大学(富山)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 青色光に依存した気孔の開口を欠くシロイヌナズナT-DNA挿入変異体の探索2014

    • 著者名/発表者名
      堤俊文、武宮淳史、山内翔太、島崎研一郎
    • 学会等名
      第55回日本植物生理学会
    • 発表場所
      富山大学(富山)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 気孔孔辺細胞青色光情報伝達因子を欠く変異体の探索と機能解析2014

    • 著者名/発表者名
      山内翔太、武宮淳史、堤俊文、待木美佳、島崎研一郎
    • 学会等名
      第55回日本植物生理学会
    • 発表場所
      富山大学(富山)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] リン酸化プロテオームによる孔辺細胞情報伝達因子の探索と機能解明2014

    • 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55回日本植物生理学会
    • 発表場所
      富山大学(富山)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Phosphorylation of a novel protein kinase BLUS1 mediates stomatal opening in response to blue light.2013

    • 著者名/発表者名
      Takemiya, A., Sugiyama, N., Fujimoto, H., Tsutsumi, T., Yamauchi, S., Hiyama, A., Tada, Y., Christie, J.M. and Shimazaki, K.
    • 学会等名
      International Symposium of Plant Photobiology (ISPP) 2013
    • 発表場所
      Edinburgh, UK
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Biochemical analysis of blue light signaling in stomatal guard cells.2013

    • 著者名/発表者名
      Hiyama, A., Takemiya, A., Shimazaki, K.
    • 学会等名
      International Symposium of Plant Photobiology (ISPP) 2013
    • 発表場所
      Edinburgh, UK
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Stomatal opening in response to blue light and signaling of Arabidopsis2013

    • 著者名/発表者名
      Shimazaki, K., Takemiya, A.
    • 学会等名
      International Symposium of Plant Photobiology (ISPP) 2013
    • 発表場所
      Edinburgh, UK
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 植物における青色光に依存した気孔開口2013

    • 著者名/発表者名
      島崎研一郎、武宮淳史
    • 学会等名
      第 51 回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      国立京都国際会館(京都)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演

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公開日: 2013-05-15   更新日: 2021-05-06  

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