植物受容体様タンパク質による環境ストレス応答機構の分子基盤

2011 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 21580125
• 研究機関: 独立行政法人理化学研究所
• 研究代表者: 刑部 祐里子 独立行政法人理化学研究所, 機能開発研究グループ, 研究員 (50444071)
• キーワード: 受容体 / ストレス / シグナル伝達 / ペプチド

研究概要

我々は、植物の乾燥や高塩条件などの水分ストレス応答機構に重要な機能をもつ細胞膜局在型レセプター様キナーゼ(RLK)の単離同定を行った。水分ストレス応答性のシステインリッチリピート(CRR)-RLKサブファミリーに属する、シロイヌナズナ細胞質型キナーゼ遺伝子ARCK1に着目し、その植物体中における機能解析を行った。ARCK1遺伝子発現は水分ストレス及びアブシジン酸(ABA)処理により主に葉で上昇し、GFP-ARCK1タンパク質は細胞質に局在することが示された。arck1変異体は、ABAによる子葉緑化抑制に感受性を示した。ARCK1と相互作用し受容体複合体を形成する因子を明らかにするために、共発現解析および酵母2-ハイブリッドスクリーニングを行った結果、CRR-RLKに属する新規の水分ストレス誘導性RLK遺伝子CRK36を単離同定した。CRK36遺伝子は水分ストレスにより主に地上部で発現が誘導され、CRK36-GFP融合タンパク質は細胞膜に局在した。ARCK1およびCRK36細胞内ドメインのリコンビナントタンパク質を用いた免疫沈降法、および、植物細胞を用いたBiFC法による解析を行った結果、2つの因子はこれらの系において相互作用を示した。さらに、CRK36高発現植物において高塩ストレスによるARCK1リン酸化が上昇することが明らかになった。CRK36遺伝子発現抑制体は水分ストレスおよびABAに感受性を示し、植物体内では多くのABA誘導性遺伝子の発現が上昇していた。以上から、ARCK1は細胞膜上でCRK36と複合体を形成し、水分ストレスシグナル伝達に機能する可能性が示唆された。

研究成果

• [雑誌論文] Responses to environmental stresses in woody plants ; key to survive and longevity (2012)
  • 著者名/発表者名: Osakabe, Y., Kawaoka, A., Nishikubo, N., Osakabe K
  • 雑誌名: Journal of Plant Research 巻: 125 ページ: 1-10
  • DOI: doi:10.1007/s10265-011-0446-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Abiotic stress-inducible receptor-like kinases are involved in negative regulation of ABA signaling in Arabidopsis (2012)
  • 著者名/発表者名: Tanaka, H., Osakabe, Y., Katsura, S., Shinji, M., Shinozaki, K., Yamaguchi-Shinozaki, K.
  • 雑誌名: Plant Journal 巻: (印刷中)
  • DOI: doi:10.1111/j.1365-313X.2012.04901.x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Arabidopsis HsfA1 transcription factors function as the main positive regulators in heat shock-responsive gene expression (2011)
  • 著者名/発表者名: Yoshida, T., Ohama, N., Nakajima, J., Kidokoro, S., Mizoi, J., Nakashima, K., Maruyama, K., Kim, J.-M., Seki, M., Todaka, D., Osakabe, Y., Sakuma, Y., Schoffl, F., Shinozaki, K., Yamaguchi-Shinozaki, K.
  • 雑誌名: Molecular Genetics and Genomic 巻: 286 ページ: 321-332
  • DOI: doi:10.1007/s00438-011-0647-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] The monosaccharide absorption activity of Arabidopsis roots depends on the expressional profiles of transporter genes under high-salinity conditions (2011)
  • 著者名/発表者名: Yamada, K., Kanai, M., Osakabe, Y., Ohiraki, H., Shinozaki, K., Yamaguchi-Shinozaki, K.
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 巻: 286 ページ: 43577-43586
  • DOI: doi:10.1074/jbc.M111.269712
  • 査読あり
• [学会発表] シロイヌナズナにおけるカリウムトランスポーターKUP6を介した浸透圧ストレス応答と成長制御 (2012)
  • 著者名/発表者名: 刑部祐里子, 桂彰吾, 有永直子, 長町啓太, 田中秀典, 山田晃嗣, Seo Souk, 安保充, 吉村悦郎, 篠崎一雄, 篠崎和子
  • 学会等名: 第53回植物生理学会年会
  • 発表場所: 京都産業大学(京都府)
  • 年月日: 20120316-20120318
• [学会発表] ダイズの環境ストレス応答に関するDREB2A相同遺伝子の機能解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 大堀鉄平, 森脇崇, 溝井順哉, 城所聡, 渡邉慶太郎, 圓山恭之進, 刑部祐里子, 篠崎一雄, 篠崎和子
  • 学会等名: 第53回植物生理学会年会
  • 発表場所: 京都産業大学(京都府)
  • 年月日: 20120316-20120318
• [学会発表] シロイヌナズナにおいて乾燥・高温ストレス誘導性遺伝子発現を制御する転写因子DREB2Aの新規相互作用因子NF-YC10の機能解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 佐藤輝, 溝井順哉, 田中秀典, 圓山恭之進, 秦峰, 刑部祐里子, 篠崎一雄, 篠崎和子
  • 学会等名: 第53回植物生理学会年会
  • 発表場所: 京都産業大学(京都府)
  • 年月日: 20120316-20120318
• [学会発表] シロイヌナズナのストレス誘導性K+/H+交換輸送体様遺伝子AtKEA5の機能解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 徐劭旭, 刑部祐里子, 田中秀典, 篠崎一雄, 篠崎和子
  • 学会等名: 第53回植物生理学会年会
  • 発表場所: 京都産業大学(京都府)
  • 年月日: 20120316-20120318
• [学会発表] シロイヌナズナの水分ストレス誘導性受容体様キナーゼ遺伝子の機能解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 田中秀典, 刑部祐里子, 桂彰吾, 水野真二, 圓山恭之進, 草壁和也, 溝井順哉, 篠崎一雄, 篠崎和子
  • 学会等名: 第53回植物生理学会年会
  • 発表場所: 京都産業大学(京都府)
  • 年月日: 20120316-20120318
• [学会発表] シロイヌナズナのABCトランスポーターGサブファミリー遺伝子群の機能解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 大開暖香, 黒森崇, 刑部祐里子, 山田晃嗣, 桂彰吾, 長町啓太, 篠崎一雄, 篠崎和子
  • 学会等名: 第53回植物生理学会年会
  • 発表場所: 京都産業大学(京都府)
  • 年月日: 20120316-20120318
• [学会発表] 植物環境応答の調節と受容体型キナーゼシグナリング (2012)
  • 著者名/発表者名: 刑部祐里子, 田中秀典, 篠崎一雄, 篠崎和子
  • 学会等名: 第53回植物生理学会年会
  • 発表場所: 京都産業大学(京都府)(招待講演)
  • 年月日: 20120316-20120318
• [学会発表] Control mechanism of osmotic stress response and plant growth by potassium transporter in Arabidopsis (2011)
  • 著者名/発表者名: Osakabe, Y., Katsura, S, Arinaga, N., Nagamachi, K., Tanaka, H., Yamada, K., Seo, S., Abo, M., Yoshimura, E., Shinozaki, K., Yamaguchi-Shinozak, K.
  • 学会等名: 4th International Workshop-Cost Action FA0605P1 ant Abiotic Stress : From Systems Biology to Sustainable Agriculture (INPAS)
  • 発表場所: St.Raphael Resort, Limassol, Cyprus
  • 年月日: 20111117-20111119
• [学会発表] Analysis of an interactor with the transcription factor DREB2A regulating water- and heat-stress-inducible gene expression in Arabidopsis (2011)
  • 著者名/発表者名: Satoh, H., Mizoi, J., Tanaka, H., Qin, F., Osakabe, Y., Shinozaki, K., Yamaguchi-Shinozaki, K.
  • 学会等名: 4th International Workshop-Cost Action FA0605 Plant Abiotic Stress : From Systems Biology to Sustainable Agriculture (INPAS)
  • 発表場所: St.Raphael Resort ; Limassol, Cyprus
  • 年月日: 20111117-20111119
• [学会発表] Functional analysis of abiotic stress-inducible genes encoding receptor-like kinases in Arabidopsis (2011)
  • 著者名/発表者名: Tanaka, H., Osakabe, Y., Katsura, S., Mizuno, S., Shinozaki, K., Yamaguchi-Shinozaki, K.
  • 学会等名: 12th International Symposium on Plant Protein Phosphorylation
  • 発表場所: University of Tubingen, Tubingen, Germany
  • 年月日: 20110914-20110916
• [学会発表] Functional analysis of a rice PIF transcription factor that functions as a key regulator of internode elongation in response to drought stress (2011)
  • 著者名/発表者名: Todaka, D., Nakashima, K., Ito, Y., Maruyama, K., Osakabe, Y., Fujita, Y., Matsukura, S., Yoshiwara, K., Ohme-Takagi, M., Shinozaki, K., Yamaguchi-Shinozaki, K.
  • 学会等名: Plant Biology 2011
  • 発表場所: Minneapolis, USA Minneapolis Convention Center
  • 年月日: 20110806-20110810
• [学会発表] 植物の受容体型キナーゼによる環境ストレス応答と化学制御 (2011)
  • 著者名/発表者名: 刑部祐里子、田中秀典、篠崎一雄、篠崎和子
  • 学会等名: 第84回日本生化学会大会
  • 発表場所: 国立京都国際会館(京都府)(招待講演)
  • 年月日: 2011-09-23
• [学会発表] 化学物質による植物のストレス耐性の制御 (2011)
  • 著者名/発表者名: 刑部祐里子
  • 学会等名: 薮田セミナー「ストレス耐性と受容体型キナーゼシグナル伝達調節」
  • 発表場所: 東京大学(東京都)(招待講演)
  • 年月日: 2011-07-14
• [図書] 化学と生物「高等植物において特定の遺伝子だけを標的として破壊する技術」 (2011)
  • 著者名/発表者名: 刑部敬史、刑部祐里子、土岐精一
  • 総ページ数: 3
  • 出版者: (株)学会出版センター
• [図書] バイオインダストリー「人工制限酵素を利用した高等植物における標的遺伝子特異的改変技術の開発」 (2011)
  • 著者名/発表者名: 刑部敬史、刑部祐里子、土岐精一
  • 総ページ数: 5
  • 出版者: シーエムシー出版