葉緑体光定位運動の意義と機構の解析

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13304061
• 研究機関: 東京都立大学
• 研究代表者: 和田 正三 東京都立大学, 理学研究科, 教授 (60011681)
• 研究分担者: 加川 貴俊 さきがけ研究21, 専任研究員 (70271533) ; 鐘ヶ江 健 東京都立大学, 理学研究科, 助手 (70264588)
• キーワード: 葉緑体光定位運動 / シダ / 光合成 / 青色光受容体 / フォトトロピン / 強光反応 / 突然変異体

研究概要

葉緑体光定位運動の意義の解析 葉緑体は,葉に降り注ぐ光の強弱によって細胞内でその位置を変える.弱光下では細胞の表面に位置して光合成を活発に行い(弱光反応),強光下では葉緑体の光傷害を避けるために細胞の側壁に移動する(強光反応).この現象は光合成を効率的に行うための反応であると言われてきたが,証明はされていなかった.本研究ではまず突然変異体を使用し,葉緑体光定位運動の光合成効率への意味(有効性)を調べた.その結果葉緑体光定位運動を示さない突然変異体では,強光を照射すると葉が枯死することが明らかになり,葉緑体運動の生理学的重要性が明らかになった.
シダ青色光受容体の解析 シダの葉緑体運動の強光反応に対する青色光受容体がシロイヌナズナでと同様phot2であることが,シダの突然変異体の遺伝子解析と,突然変異体への遺伝子導入による機能回復実験から明らかになった.
信号伝達初期過程に関与する遺伝子のクローニング 弱光反応が欠損したシロイヌナズナの突然変異体2種類の原因遺伝子をクローニングし,今までに機能の分かっていない新規な遺伝子であることが判明した.これらの突然変異体は強光反応は正常であるため,弱光反応の光受容直後の信号伝達の初期に欠損があると推定される.

研究成果

• [文献書誌] Imaizumi, Takato: "Cryptochrome light signals control development to suppress auxin sensitivity in the moss physcomitrella patens"Plant Cell. 14(in press). (2002)
• [文献書誌] Schulz, T.F.: "A role for LKP2 in circadian clock of Arabidopsis"Plant Cell. 13. 2659-2670 (2001)
• [文献書誌] Kinoshita, T.: "phot1 and phot2 mediate blue light regulation of stomatal opening"Nature. 414. 656-660 (2001)
• [文献書誌] Sato, Y.: "External Ca^<2+> is essential for chloroplast movement induced by mechanical stimulation but not by light stimulation"Plant Physiology. 127. 497-504 (2001)
• [文献書誌] Sakai, T.: "Arabidopsis nph1 and npl1 : Blue light receptors that mediate both phototropism and chloplast relocation"Procedings of National Academy of Sciences USA. 98. 6969-6974 (2001)
• [文献書誌] Briggs, W.R.: "The phototropin family of photoreceptors"Plant Cell. 13. 993-997 (2001)