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2020 年度 実施状況報告書

新奇カルシウムイオンチャネルによる孔辺細胞の環境情報統合機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 18KK0425
研究機関岡山大学

研究代表者

宗正 晋太郎  岡山大学, 環境生命科学研究科, 准教授 (20641442)

研究期間 (年度) 2019 – 2021
キーワード気孔 / 孔辺細胞 / カルシウム / イオンチャネル / 環境ストレス応答
研究実績の概要

本研究では気孔の開閉運動の調節にかかわっている二種のカルシウムイオンチャネル候補因子gcCNGCとGCM1、そしてその下流で機能すると考えられるカルシウムイオンセンサータンパク質の機能解析を行っている。
アブシジン酸など様々な刺激に対する気孔応答の観察をした結果、gcCNGCは一遺伝子破壊のみで顕著な表現型を示したが、GCM1遺伝子破壊変異体の表現型はそれほど強くなかった。この結果から、GCM1に関してはホモログ遺伝子との機能重複が示唆されたため、孔辺細胞mRNAを用いたRT-PCR解析を行い、孔辺細胞に高発現するGCM1のホモログ遺伝子を3つ同定した。そのうちの2つGCM2とGCM3の遺伝子破壊変異体を単離し、GCM1遺伝子破壊変異体を交配することで、GCM1、GCM2、GCM3の三重遺伝子破壊変異体を作成した。気孔開度測定実験の結果、GCM1の単一遺伝子破壊変異体よりも強い表現型を観察することができた。またGUSプロモーター解析を行い、RT-PCRの結果と一致してGCM2はGCM1と同様に孔辺細胞に強く発現することを確認できた。無傷の葉を用いることのできるイオンチャネル活性評価系の構築を進めているが、再現のよいデータを取得できるレベルには達していない。
気孔開閉に関わる新規カルシウムイオンセンサータンパク質の探索を共同研究により行った。カルシウムイオンの結合により活性化するタンパク質キナーゼであるCPKが内向き整流性カリウムイオンチャネルの活性制御を介して、二酸化炭素やアブシジン酸による気孔閉鎖の調節に関与していることを明らかにした。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

新型コロナウイルス感染症の蔓延により当初予定していた渡航が中止となった。しかし2019年度の渡航中に取得していた電気生理学実験のデータを利用して共同研究成果論文を発表することができた。

今後の研究の推進方策

共同研究者とメールやオンライン会議を利用したディスカッションを現在定期的に行っており、今度も続けてゆく。無傷の葉を用いることのできるイオンチャネル活性評価系(バレル電極を用いた二本刺し膜電位固定法)の構築を引き続き行う。パッチクランプやカルシウムイメージング実験により、今回作成したGCM三重遺伝子破壊変異体の表現型の解析を行う。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2020

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 4件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 1件)

  • [雑誌論文] A role for calcium‐dependent protein kinases in differential CO2‐ and ABA‐controlled stomatal closing and low CO2‐induced stomatal opening in Arabidopsis2020

    • 著者名/発表者名
      Schulze Sebastian、Dubeaux Guillaume、Ceciliato Paulo H. O.、Munemasa Shintaro、Nuhkat Maris、Yarmolinsky Dmitry、Aguilar Jaimee、Diaz Renee、Azoulay‐Shemer Tamar、Steinhorst Leonie、Offenborn Jan Niklas、Kudla Jorg、Kollist Hannes、Schroeder Julian I.
    • 雑誌名

      New Phytologist

      巻: 229 ページ: 2765~2779

    • DOI

      10.1111/nph.17079

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Interaction of intracellular hydrogen peroxide accumulation with nitric oxide production in abscisic acid signaling in guard cells2020

    • 著者名/発表者名
      Jannat Rayhanur、Senba Takanori、Muroyama Daichi、Uraji Misugi、Hossain Mohammad Anowar、Islam Mohammad Muzahidul、Nakamura Yoshimasa、Munemasa Shintaro、Mori Izumi C、Murata Yoshiyuki
    • 雑誌名

      Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry

      巻: 84 ページ: 1418~1426

    • DOI

      10.1080/09168451.2020.1743168

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] The Myrosinases TGG1 and TGG2 Function Redundantly in Reactive Carbonyl Species Signaling in Arabidopsis Guard Cells2020

    • 著者名/発表者名
      Rhaman Mohammad Saidur、Nakamura Toshiyuki、Nakamura Yoshimasa、Munemasa Shintaro、Murata Yoshiyuki
    • 雑誌名

      Plant and Cell Physiology

      巻: 61 ページ: 967~977

    • DOI

      10.1093/pcp/pcaa024

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Stomatal immunity against fungal invasion comprises not only chitin-induced stomatal closure but also chitosan-induced guard cell death2020

    • 著者名/発表者名
      Ye Wenxiu、Munemasa Shintaro、Shinya Tomonori、Wu Wei、Ma Tao、Lu Jiang、Kinoshita Toshinori、Kaku Hanae、Shibuya Naoto、Murata Yoshiyuki
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      巻: 117 ページ: 20932~20942

    • DOI

      10.1073/pnas.1922319117

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Stomatal response to isothiocyanates inArabidopsis thaliana2020

    • 著者名/発表者名
      Afrin Sonya、Okuma Eiji、Tahjib-Ul-Arif Md、Jahan Md Sarwar、Nakamura Toshiyuki、Nakamura Yoshimasa、Munemasa Shintaro、Murata Yoshiyuki
    • 雑誌名

      Journal of Experimental Botany

      巻: 71 ページ: 6921~6931

    • DOI

      10.1093/jxb/eraa420

    • 査読あり / 国際共著

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公開日: 2021-12-27  

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