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2014 年度 実績報告書

青色光受容体フォトトロピンと結合するプロテインキナーゼの気孔開口における機能解析

研究課題

研究課題/領域番号 25840105
研究機関名古屋大学

研究代表者

井上 晋一郎  名古屋大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (40532693)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
キーワード青色光 / 気孔 / フォトトロピン / プロテインキナーゼ
研究実績の概要

気孔は青色光に応答して開口し、植物と大気間のガス交換を調節する。気孔開口は、気孔を構成する孔辺細胞の青色光シグナル伝達により誘導される。この過程は、青色光受容体フォトトロピンがシグナル伝達を介して細胞膜H+-ATPaseを活性化し、K+の能動輸送を駆動することにより達成されるが、シグナル伝達の詳細は未解明である。そこで本研究では、フォトトロピンと相互作用するプロテインキナーゼに焦点を当て、これらのキナーゼの気孔開口における機能の特徴づけを行った。
これまでに私は、CBL-interacting protein kinase (CIPK) 23をフォトトロピンの相互作用因子として生学的に単離した。CIPK23は、その変異株の表現型から気孔閉鎖の抑制因子と考えられていたが、気孔開閉におけるシグナル伝達上の役割は不明であった。本研究により、CIPK23はフォトトロピンの相互作用因子であり、変異株が青色光に応答した気孔開口を示さないことが明らかとなり、気孔開口を仲介する正のシグナル伝達因子であることが遺伝学的に証明された。さらに、cipk23変異株の孔辺細胞では、細胞膜H+-ATPaseは青色光に応答して正常に活性化されていたが、内向き整流性K+チャネルの活性が青色光照射下で低下している可能性が明らかとなった。これらの結果により、フォトトロピンが細胞膜H+-ATPaseを活性化するという既知のシグナル伝達以外にも、フォトトロピンがCIPK23を介してK+チャネルを活性化する新たなシグナル伝達経路の存在が示され、この経路も気孔開口に必要であることが示された。本研究の成果は、気孔開口メカニズム全貌の解明に貢献できるものである。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (3件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Blue-light-induced rapid chloroplast de-anchoring in Vallisneria epidermal cells.2015

    • 著者名/発表者名
      Sakai Y, Inoue S, Harada A, Shimazaki K, Takagi S
    • 雑誌名

      Journal of Integrative Plant Biology

      巻: 57 ページ: 93-105

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mg-chelatase I subunit 1 and Mg-Protoporphyrin IX methyltransferase affect the stomatal aperture in Arabidopsis thaliana.2014

    • 著者名/発表者名
      Tomiyama M, Inoue S, Tsuzuki T, Soda M, Morimoto S, Okigaki Y, Ohishi T, Mochizuki N, Takahashi K, Kinoshita T
    • 雑誌名

      Journal of Plant Research

      巻: 127 ページ: 553-563

    • 査読あり
  • [学会発表] New insight into blue light-induced stomatal opening in Arabidopsis2015

    • 著者名/発表者名
      井上晋一郎
    • 学会等名
      第56回日本植物生理学会年会
    • 発表場所
      東京農業大学世田谷キャンパス
    • 年月日
      2015-03-16 – 2015-03-18
  • [学会発表] 植物の青色光受容体フォトトロピンのリン酸化反応を介したシグナル伝達機構2014

    • 著者名/発表者名
      井上晋一郎
    • 学会等名
      第18回日本光生物学協会年会
    • 発表場所
      大阪市立大学学術情報総合センター
    • 年月日
      2014-08-22 – 2014-08-23
    • 招待講演
  • [学会発表] CIPK23 positively regulates blue-light-induced stomatal opening in Arabidopsis2014

    • 著者名/発表者名
      Inoue S, Kaiserli E, Takahashi H, Tomokiyo Y, Kinoshita T, Christie JM, Sawasaki T, Shimazaki K
    • 学会等名
      Gordon research conference "Photosensory Receptors & Signal Transduction"
    • 発表場所
      Il Ciocco Lucca (Barga), Italy
    • 年月日
      2014-04-06 – 2014-04-11

URL: 

公開日: 2016-06-01  

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