オーキシンによる細胞膜プロトンポンプの活性化機構の解明

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23370019
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 植物分子生物・生理学
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 木下 俊則 名古屋大学, トランスフォーマティブ生命分子研究所(理), 教授 (50271101)
• 連携研究者: 高橋 宏二 名古屋大学, 大学院・理学研究科, 助教 (40283379)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: オーキシン / 細胞膜プロトンポンプ / オーキシン受容体 / 胚軸伸長

研究概要

植物ホルモン・オーキシンによる細胞膜プロトンポンプ活性化機構についてシロイヌナズナの黄化胚軸を用いた解析を行い、オーキシンは既知のオーキシン受容体TIR1/AFB等を介さずにプロトンポンプのリン酸化を引き起こして活性化し、この活性化がオーキシン誘導性の細胞伸長の初期過程に必須であることを明らかにした。現在、この反応に関わる未知の受容体同定を逆遺伝学的手法や生化学的手法により進めるとともに、オーキシンによるプロトンポンプ活性化のシグナル伝達の詳細を明らかにするため、オーキシンによる胚軸伸長やプロトンポンプ活性化の損なわれた突然変異体の単離を進め、原因遺伝子の機能解析を行っている。

研究成果

• [雑誌論文] Abscisic acid suppresses hypocotyl elongation by dephosphorylating plasma membrane H+-ATPase in Arabidopsis thaliana (2014)
  • 著者名/発表者名: Hayashi Y, Takahashi K, Inoue S, Kinoshita T
  • 雑誌名: Plant and Cell Physiology 巻: 55 ページ: 845-853
  • DOI: 10.1093/pcp/pcu02
  • 査読あり
• [雑誌論文] Overexpression of plasma membrane H+-ATPase in guard cells promotes light-induced stomatal opening and enhances plant growth (2014)
  • 著者名/発表者名: Wang Y, Noguchi K, Ono N, Inoue S, Terashima I, Kinoshita T
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 巻: 111 ページ: 533-538
  • DOI: 10.1073/pnas.1305438111
  • 査読あり
• [雑誌論文] Flow-limiting valve for ABA signalling in stomatal guard cells (2013)
  • 著者名/発表者名: Kinoshita T
  • 雑誌名: New Phytologist 巻: 200 ページ: 943-945
  • DOI: 10.1111/nph.12579
  • 査読あり
• [雑誌論文] Overexpression of the Mg-chelatase H subunit in guard cells confers drought tolerance via promotion of stomatal closure in Arabidopsis thaliana (2013)
  • 著者名/発表者名: Tsuzuki T, Takahashi K, Tomiyama M, Inoue S, Kinoshita T
  • 雑誌名: Frontiers in Plant Science 巻: 4 ページ: 440
  • 査読あり
• [雑誌論文] Difference in abscisic acid perception mechanisms between closure induction and opening inhibition of stomata (2013)
  • 著者名/発表者名: Ye Y, Adachi Y, Ye W, Hayashi M, Nakamura Y, Kinoshita T, Mori IC, Murata Y
  • 雑誌名: Plant Physiology 巻: 163 ページ: 600-610
  • DOI: 10.1104/pp.113.223826
  • 査読あり
• [雑誌論文] bHLH Transcription factors that facilitate K+ uptake during stomatal opening are repressed by abscisic acid through phosphorylation (2013)
  • 著者名/発表者名: Takahashi Y, Ebisu Y, Kinoshita T, Doi M, Okuma E, Murata Y, Shimazaki K-I
  • 雑誌名: Science Signaling 巻: 6 ページ: ra48
  • DOI: 10.1126/scisignal.2003760
  • 査読あり
• [雑誌論文] TWIN SISTER OF FT, GIGANTEA, and CONSTANS have a positive but indirect effect on blue light-induced stomatal opening in Arabidopsis thaliana (2013)
  • 著者名/発表者名: Ando E, Ohnishi M, Wang Y, Matsushita T, Watanabe A, Hayashi Y, Fujii M, Ma JF, Inoue S, Kinoshita T
  • 雑誌名: Plant Physiology 巻: 162(3) ページ: 1529-1538
  • DOI: 10.1104/pp.113.217984
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evolutionary appearance of the plasma membrane H+-ATPase containing a penultimate threonine in the bryophyte (2012)
  • 著者名/発表者名: Okumura M, Takahashi K, Inoue S, Kinoshita T
  • 雑誌名: Plant Signaling & Behavior 巻: 7(8) ページ: 979-982
  • DOI: 10.4161/psb.20936
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterization of the plasma membrane H+-ATPase in the liverwort Marchantia polymorpha (2012)
  • 著者名/発表者名: Okumura M, Inoue S, Takahashi K, Ishizaki K, Kohchi T, Kinoshita T
  • 雑誌名: Plant Physiology 巻: 159(2) ページ: 826-834
  • DOI: 10.1104/pp.112.195537
  • 査読あり
• [雑誌論文] Auxin activates the plasma membrane H+-ATPase by phosphorylation during hypocotyl elongation in Arabidopsis thaliana (2012)
  • 著者名/発表者名: Takahashi K, Hayashi K, Kinoshita T
  • 雑誌名: Plant Physiology 巻: 159 ページ: 632-641
  • DOI: 10.1104/pp.112.196428
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crosstalk between blue-light- and ABA-signaling pathways in stomatal guard cells (2011)
  • 著者名/発表者名: Hayashi M. Kinoshita T
  • 雑誌名: Plant Signaling & Behavior 巻: 6 ページ: 1662-1664
  • DOI: 10.4161/psb.6.11.17800
  • 査読あり
• [雑誌論文] FLOWERING LOCUS T regulates stomatal opening (2011)
  • 著者名/発表者名: Kinoshita T, Ono N, Hayashi Y, Morimoto S, Nakamura S, Soda M, Kato Y, Ohnishi M, Nakano T, Inoue S, Shimazaki K
  • 雑誌名: Current Biology 巻: 21 ページ: 1232-1238
  • DOI: 10.1016/j.cub.2011.06.025
  • 査読あり
• [雑誌論文] Immunohistochemical Detection of Blue Light-induced Phosphorylation of the Plasma Membrane H+-ATPase in Stomatal Guard Cells (2011)
  • 著者名/発表者名: Hayashi M, Inoue S, Takahashi K, Kinoshita T
  • 雑誌名: Plant & Cell Physiology 巻: 52 ページ: 1238-1248
  • DOI: 10.1093/pcp/pcr072
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mg-chelatase H subunit affects ABA signaling in stomatal guard cells, but is not an ABA receptor in Arabidopsis thaliana (2011)
  • 著者名/発表者名: Tsuzuki T. Takahashi K. Inoue S. Okigaki Y. Tomiyama M. Hossain M.A. Shimazaki K. Murata Y. Kinoshita T
  • 雑誌名: J. Plant Research 巻: 124 ページ: 527-538
  • DOI: 10.1007/s10265-011-0426-x
  • 査読あり
• [雑誌論文] New insights into the regulation of stomatal opening by blue light and the plasma membrane H+-ATPase (2011)
  • 著者名/発表者名: Kinoshita T. Hayashi Y.
  • 雑誌名: International Review of Cell and Molecular Biology 巻: 289 ページ: 89-115
  • DOI: 10.1016/B978-0-12-386039-2.00003-1
  • 査読あり
• [学会発表] 植物の成長を制御する機能性分子開発(2)新奇オーキシン類緑体のSAR (2014)
  • 著者名/発表者名: 吉村柾彦, Nils Schroder, Hua Zhang, 萩原伸也, 高橋宏二, 木下俊則, 伊丹健一郎
  • 学会等名: 日本化学会第94回春季年会
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 2014-03-27
• [学会発表] 植物の成長を制御する機能性分子の開発(1)受容体選択的な作用分子の設計 (2014)
  • 著者名/発表者名: 吉村柾彦, 萩原伸也, 高橋宏二, 木下俊則, 伊丹健一郎
  • 学会等名: 日本化学会第94回春季年会
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 2014-03-27
• [学会発表] 光合成に依存した細胞膜プロトンポンプのリン酸化の解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 奥村将樹, 井上晋一郎, 高橋宏二, 木下俊則
  • 学会等名: 第55回日本植物生理学会
  • 発表場所: 富山大学・五福キャンパス
  • 年月日: 2014-03-18
• [学会発表] 孔辺細胞における青色光に依存した細胞膜H+-ATPaseのリン酸化に関与するプロテインキナーゼの探索 (2014)
  • 著者名/発表者名: 林真紀, 井上晋一郎, 上野宜久, 高橋宏二, 木下俊則
  • 学会等名: 第55回日本植物生理学会
  • 発表場所: 富山大学・五福キャンパス
  • 年月日: 2014-03-18
• [学会発表] アブシジン酸によるシロイヌナズナ黄化芽生えの伸長抑制の分子機構 (2014)
  • 著者名/発表者名: 林優紀, 高橋宏二, 井上晋一郎, 木下俊則
  • 学会等名: 第55回日本植物生理学会
  • 発表場所: 富山大学・五福キャンパス
  • 年月日: 2014-03-18
• [学会発表] 細胞膜プロトンポンプの活性化に関わるプロテインキナーゼの解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 南杏鶴, 中村英, 高橋大輔, 井上晋一郎, 高橋宏二, 上村松生, 木下俊則
  • 学会等名: 第55回日本植物生理学会
  • 発表場所: 富山大学・五福キャンパス
  • 年月日: 2014-03-18
• [学会発表] Manipulation of stomatal opening increases photosynthesis and productivity (2014)
  • 著者名/発表者名: Yin Wang, Ko Noguchi, Natsuko Ono , Shin-Ichiro Inoue, Ichiro Terashima, Toshinori Kinoshita
  • 学会等名: 第55回日本植物生理学会
  • 発表場所: 富山大学・五福キャンパス
  • 年月日: 2014-03-18
• [学会発表] 気孔開度制御による植物の成長促進と乾燥耐性の付与 (2014)
  • 著者名/発表者名: 木下俊則
  • 学会等名: 第30回資源植物科学シンポジウム・第6回植物ストレス科学研究シンポジウム
  • 発表場所: 倉敷市芸文館アイシアター
  • 年月日: 2014-03-06
• [学会発表] Regulation of stomatal opening by photoperiodic components (2013)
  • 著者名/発表者名: Toshinori Kinoshita
  • 学会等名: International Workshop on Plant Membrane Biology XVI (IWPMB2013)
  • 発表場所: Kurashiki Geibunkan, Kurashiki, Japan
  • 年月日: 20130326-31
• [学会発表] 細胞膜H+-ATPaseを孔辺細胞に過剰発現させた形質転換体の表現型解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: Yin Wang, 小野奈津子, 井上晋一郎, 木下俊則
  • 学会等名: 日本植物学会第77回大会
  • 発表場所: 北海道大学・高等教育推進機構
  • 年月日: 2013-09-14
• [学会発表] Photoperiodic flowering regulators indirectly affect light-induced stomatal opening (2013)
  • 著者名/発表者名: Eigo Ando, Masato Ohnishi, Yin Wang, Tomonao Matsushita, Aiko Watanabe, Yuki Hayashi, Shin-ichiro Inoue, Toshinori Kinoshita
  • 学会等名: 24th International Conference on Arabidopsis Research (ICAR)
  • 発表場所: Sydney Convention and Exhibition Centre, Sydney Australia
  • 年月日: 2013-06-25
• [学会発表] Molecular mechanisms of light-induced stomatal opening and auxin-induced cell elongation (2013)
  • 著者名/発表者名: Toshinori Kinoshita
  • 学会等名: The 1st International Symposium on Transformative Bio-Molecules 2013
  • 発表場所: Noyori Conference Hall, Nagoya University
  • 年月日: 2013-04-18
• [学会発表] Auxin activates the plasma membrane H+-ATPase through phosphorylation of the penultimate threonine without the involvement of TIR1/AFBs auxin receptors (2013)
  • 著者名/発表者名: Takahashi K, Hayashi K, Kinoshita T
  • 学会等名: International Workshop on Plant Membrane Biology XVI (IWPMB2013)
  • 発表場所: Kurashiki Geibunkan, Kurashiki, Japan
  • 年月日: 2013-03-27
• [学会発表] Manipulation of stomatal opening increases photosynthesis in Arabidopsis thaliana (2013)
  • 著者名/発表者名: Wang Y, Ono N, Inoue S, Kinoshita T
  • 学会等名: International Workshop on Plant Membrane Biology XVI (IWPMB2013)
  • 発表場所: Kurashiki Geibunkan, Kurashiki, Japan
  • 年月日: 2013-03-27
• [学会発表] Analysis of dephosphorylation of the plasma membrane H+-ATPase by type 2C protein phosphatase (2013)
  • 著者名/発表者名: Hayashi Y, Kinoshita T
  • 学会等名: International Workshop on Plant Membrane Biology XVI (IWPMB2013)
  • 発表場所: Kurashiki Geibunkan, Kurashiki, Japan
  • 年月日: 2013-03-27
• [学会発表] Mg-chelatase is involved in ABA signaling in stomatal guard cells (2013)
  • 著者名/発表者名: Tomiyama M, Kinoshita T
  • 学会等名: International Workshop on Plant Membrane Biology XVI (IWPMB2013)
  • 発表場所: Kurashiki Geibunkan, Kurashiki, Japan
  • 年月日: 2013-03-27
• [学会発表] Analysis of blue light signaling pathway in stomata by immunohistochemical method (2013)
  • 著者名/発表者名: Hayashi M, Inoue S, Takahashi K, Kinoshita T
  • 学会等名: International Workshop on Plant Membrane Biology XVI(IWPMB2013)
  • 発表場所: Kurashiki Geibunkan, Kurashiki, Japan
  • 年月日: 2013-03-27
• [学会発表] Analysis of the plasma membrane H+-ATPase in the liverwort Marchantia polymorpha (2013)
  • 著者名/発表者名: Okumura M, Inoue S, Takahashi K, Ishizaki K, Kohchi T, Kinoshita T
  • 学会等名: International Workshop on Plant Membrane Biology XVI(IWPMB2013)
  • 発表場所: Kurashiki Geibunkan, Kurashiki, Japan
  • 年月日: 2013-03-27
• [学会発表] FT homolog, TWIN SISTER OF FT positively regulates stomatal opening (2013)
  • 著者名/発表者名: Ando E, Ohnishi M, Inoue S, Kinoshita T
  • 学会等名: International Workshop on Plant Membrane Biology XVI (IWPMB2013)
  • 発表場所: Kurashiki Geibunkan, Kurashiki, Japan
  • 年月日: 2013-03-27
• [学会発表] 細胞膜プロトンポンプの脱リン酸化に関わるプロテインホスファターゼ同定の試み (2013)
  • 著者名/発表者名: 林優紀, 木下俊則
  • 学会等名: 第54回日本植物生理学会
  • 年月日: 2013-03-23
• [学会発表] FT による気孔開口促進と細胞膜プロトンポンプの活性調節 (2012)
  • 著者名/発表者名: 木下俊則, 林優紀, 安藤英伍, 渡辺藍子
  • 学会等名: 第85回日本生化学会大会
  • 年月日: 2012-12-15
• [学会発表] Molecular characterization of the plasma membrane H+-ATPase in Marchantia polymorpha (2012)
  • 著者名/発表者名: Masaki Okumura , Shin-ichiro Inoue, Koji Takahashi, Toshinori Kinoshita
  • 学会等名: Marchantia Workshop 2012
  • 発表場所: 熊本県・ホテルグリーンピア南阿蘇
  • 年月日: 2012-11-15
• [学会発表] FLOWERING LOCUS T AND PHOTOPERIODIC PATHWAY REGULATE STOMTAL OPENING (2012)
  • 著者名/発表者名: Toshinori Kinoshita* , Eigo Ando, Aiko Watanabe, Shin-ichiro Inoue
  • 学会等名: The 23rd International Conference on Arabidopsis Research (ICAR)
  • 発表場所: Hofburg Imperial Palace in Vienna, Austria
  • 年月日: 2012-07-03
• [学会発表] Auxin activates the plasma membrane H+-ATPase by phosphorylation of the penultimate threonine during hypocotyl elongation in Arabidopsis thaliana (2012)
  • 著者名/発表者名: Koji Takahashi, Ken-ichiro Hayashi, Toshinori Kinoshita
  • 学会等名: The 23rd International Conference on Arabidopsis Research (ICAR)
  • 発表場所: Hofburg Imperial Palace in Vienna, Austria
  • 年月日: 2012-07-03
• [学会発表] Immunohistochemical analysis of activation status of the guard-cell plasma membrane H+-ATPase in response to blue light (2012)
  • 著者名/発表者名: Hayashi M, Inoue S, Takahashi K, Kinoshita T
  • 学会等名: The 29th New Phytologist Symposium Stomata 2012
  • 発表場所: Manchester Conference Centre (MCC)
  • 年月日: 2012-07-03
• [学会発表] Regulation of stomatal opening by FT and photoperiodic pathway (2012)
  • 著者名/発表者名: Kinoshita T, Ando E, Watanabe A, Inoue S
  • 学会等名: The 29th New Phytologist Symposium Stomata 2012
  • 発表場所: Manchester Conference Centre (MCC)
  • 年月日: 2012-07-02
• [学会発表] オーキシン誘導性伸長生長における細胞膜プロ トンポンプの活性制御 (2012)
  • 著者名/発表者名: 高橋宏二, 林謙一郎, 木下俊則
  • 学会等名: 第53回日本植物生理学会
  • 発表場所: 京都産業大学
  • 年月日: 2012-03-18
• [学会発表] 免疫組織学的手法による孔辺細胞細胞膜H+-ATPaseの青色光に依存したリン酸化の検出 (2012)
  • 著者名/発表者名: 林真妃, 井上晋一郎, 高橋宏二, 木下俊則
  • 学会等名: 第53回日本植物生理学会
  • 発表場所: 京都産業大学
  • 年月日: 2012-03-17
• [学会発表] 環境刺激に応答した開度制御のシグナル伝達 (2012)
  • 著者名/発表者名: 木下俊則
  • 学会等名: 第53回日本植物生理学会
  • 発表場所: 京都産業大学
  • 年月日: 2012-03-16
• [学会発表] Regulation of stomatal opening by FT (2011)
  • 著者名/発表者名: Toshinori Kinoshita
  • 学会等名: International Symposium "Strategies of Plants against Global Environmental Change"
  • 発表場所: Kurashiki, Japan
  • 年月日: 2011-12-08
• [学会発表] 気孔開度の概日リズムによる制御とシグナル伝達 (2011)
  • 著者名/発表者名: 木下俊則
  • 学会等名: 時間生物学会2011年度年会シンポジウム
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2011-11-25
• [学会発表] 概日時計による気孔開度制御とシグナル伝達 (2011)
  • 著者名/発表者名: 木下俊則
  • 学会等名: 第84回日本生化学会シンポジウム
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2011-09-22
• [学会発表] 気孔孔辺細胞におけるMgキラターゼHサブユニットのABAシグナル伝達への関与 (2011)
  • 著者名/発表者名: 木下俊則, 都築朋
  • 学会等名: 日本植物学会第75回大会シンポジウム
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2011-09-18
• [学会発表] オーキシン誘導性伸長生長への細胞膜プロトンポンプの関与 (2011)
  • 著者名/発表者名: 高橋宏二, 木下俊則
  • 学会等名: 日本植物学会第75回大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2011-09-17
• [図書] 「植物の成長を促す気孔に日の光を」理 philosophia,No.26 (2014)
  • 著者名/発表者名: 木下俊則, ワンイン
  • 総ページ数: 14-15
• [図書] 「気孔の開閉」高校生物解説書 (2014)
  • 著者名/発表者名: 木下俊則
  • 総ページ数: 50-51
  • 出版者: 講談社
• [備考]
  • URL: http://www.bio.nagoya-u.ac.jp/%7eplant4/plant4.html
• [産業財産権] 植物の光合成および生産量を増加させる方法 (2014)
  • 発明者名: 木下俊則, Wang Yin, 井上晋一郎, 小野奈津子
  • 権利者名: 名古屋大学
  • 産業財産権種類: PCT
  • 産業財産権番号: 米国仮出願 61/777, 655 に基づく 新規PCT
  • 出願年月日: 2014-03-11
  • 外国