高二酸化炭素環境下における二酸化炭素透過性アクアポリンの活性制御

2013 年度 実績報告書

• 研究領域: 植物生態学・分子生理学コンソーシアムによる陸上植物の高ＣＯ２応答の包括的解明
• 研究課題/領域番号: 24114709
• 研究機関: 岡山大学
• 研究代表者: 森 泉 岡山大学, その他部局等, 助教 (40379805)
• 研究期間 (年度): 2012-06-28 – 2014-03-31
• キーワード: 光合成 / 二酸化炭素 / 葉肉抵抗 / アクアポリン

研究概要

アクアポリンは水などの非イオン性極性低分子の生体膜透過性を司るチャネルタンパク質であり，CO2を透過する分子も存在する．アクアポリン遺伝子はひとつの植物ゲノム上に３０以上あるが，CO2を透過する分子種は未だ不明だった．本研究では，アクアポリンのCO2透過性および非透過性分子種を同定するとともに，CO2透過性に関わるアミノ酸のひとつを同定した．
本研究以前は，PIP1型アクアポリンが主にCO2を透過するとされていたが，昨年度の本研究によりPIP2型アクアポリンに二酸化炭素透過性の高い分子が多数存在することを発見していた．本年度はさらにオオムギの二酸化炭素透過性を詳細に解析した結果，PIP2;1, PIP2;2, PIP2;3, PIIP2;5はCO2を透過し，PIP2;4はCO2を透過しないことが確定した．PIP2;3とPIP2;4はアミノ酸がわずかに６つ異なることから，相互にアミノ酸置換を行うことでCO2透過性の差異に関わるアミノ酸を決定した．PIP2;3の254番目のイソロイシン残基がPIP2;4のようにメチオニンに変わるとCO2透過性を喪失するが，水透過性には違いが見られなかった．この研究はアクアポリンのCO2透過性の分子構造的機構を明らかにした世界初の例である．

現在までの達成度 (区分)

理由

25年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

25年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] CO2 Transport by PIP2 Aquaporins of Barley (2014)
  • 著者名/発表者名: Mori, I.C., Rhee, J., Shibasaka, M., Sasano, S., Kaneko, T., Horie, T., Katsuhara, M.
  • 雑誌名: Plant and Cell Physiology 巻: 55 ページ: 251-257
  • DOI: 10.1093/pcp/pcu003
  • 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: Yin, Y., Adachi, Y., Ye, W., Hayashi, M., Nakamura, Y., Kinoshita, T., Mori, I.C., Murata, Y.
  • 雑誌名: Plant Physiology 巻: 163 ページ: 600-610
  • DOI: 10.1104/pp.113.223826
  • 査読あり
• [学会発表] CO2 Transport by PIP2 Aquaporins of Barley (2014)
  • 著者名/発表者名: Mori, I.C., Rhee, J., Shibasaka, M., Sasano, S., Kaneko, T., Horie, T., Katsuhara, M.
  • 学会等名: Plant Biology 2014, American Society of Plant Biologists
  • 発表場所: ポートランド，OR，アメリカ合衆国
  • 年月日: 20140712-20140716
• [学会発表] CO2 Transport by PIP2 Aquaporins of Barley (2014)
  • 著者名/発表者名: Mori, I.C., Rhee, J., Shibasaka, M., Sasano, S., Kaneko, T., Horie, T., Katsuhara, M.
  • 学会等名: 日本植物生理学会
  • 発表場所: 富山
  • 年月日: 20140317-20140320
  • 招待講演
• [学会発表] 水輸送とCO2輸送の分子基盤：アクアポリン (2013)
  • 著者名/発表者名: 且原真木，堀江智明，金子智之，森泉，柴坂三根夫
  • 学会等名: 日本植物学会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 20130913-20130915