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2023 年度 実績報告書

気孔孔辺細胞における網羅的ホスホプロテオミクスに基づく気孔開口の分子機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 22KJ1570
配分区分基金
研究機関名古屋大学

研究代表者

深津 孝平  名古屋大学, 理学研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2023-03-08 – 2024-03-31
キーワード植物生理学 / 気孔
研究実績の概要

植物に存在する気孔は一対の孔辺細胞からなる孔であり、光などの環境の変化に応答して開閉することで大気とのガス交換を調整している。これまでの研究から気孔の開口にはリン酸化などを介したシグナル伝達や浸透圧の調整が重要であることが示された。私はソラマメの孔辺細胞プロトプラストを材料とした網羅的なホスホプロテオミクスを行い、新規気孔開口関連因子を複数同定した。その中で気孔開口時に浸透圧調整物質として働くリンゴ酸の合成律速酵素であるホスホエノールピルビン酸カルボキシラーゼ(PEPC)や気孔開口のキーエンザイムである細胞膜プロトンポンプの新規リン酸化を見出した。
2023年度はPEPCのキナーゼであるPEPCK1が細胞膜プロトンポンプの下流で遺伝子発現制御されていることを明らかにし、PEPCK1変異体もPEPC変異体と同様に気孔開口の低下を示すことを明らかにした。また、同定した候補の中に葉におけるPEPCのリン酸化レベルの低下傾向を示す候補を見出した。この候補は冗長遺伝子を持っていたため多重変異体の作成を進めた。DC2全体を通して孔辺細胞におけるリンゴ酸合成の分子機構について解析を進め、結果をまとめ日本植物学会第87回大会やThe 33rd International Conference on Arabidopsis Researchなどで発表を行った。
また、ホスホプロテオミクスによって見出した孔辺細胞の細胞膜プロトンポンプの新規リン酸化部位Thr-881のアミノ酸置換形質転換体の気孔表現型解析を進めることで細胞膜プロトンポンプのThr-881のリン酸化が気孔開口に影響を与えることを明らかにした。さらに細胞膜プロトンポンプのThr-881のリン酸化について詳細に解析を進め、得られた結果をもとに論文をまとめNature Communicationsにて発表した。

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2024 2023

すべて 雑誌論文 (1件) 学会発表 (2件)

  • [雑誌論文] Phosphorylation of plasma membrane H+-ATPase Thr881 participates in light-induced stomatal opening2024

    • 著者名/発表者名
      Hayashi Yuki、Fukatsu Kohei、Takahashi Koji、Kinoshita Satoru N.、Kato Kyohei、Sakakibara Taku、Kuwata Keiko、Kinoshita Toshinori
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 15 ページ: 1194

    • DOI

      10.1038/s41467-024-45248-5

  • [学会発表] 網羅的ホスホプロテオミクスによる気孔の青色光シグナル伝達の解析2023

    • 著者名/発表者名
      深津 孝平
    • 学会等名
      日本植物学会 第87回大会
  • [学会発表] Characterization of blue light-induced phosphorylation and dephosphorylation in guard cells.2023

    • 著者名/発表者名
      Kohei Fukatsu
    • 学会等名
      The 33rd International Conference on Arabidopsis Research

URL: 

公開日: 2024-12-25  

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