2004 Fiscal Year Annual Research Report
青色光受容体フォトトロピンの成長促進作用とその分子機構の解明
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16207003
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Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
島崎 研一郎 九州大学, 大学院・理学研究院, 教授 (00124347)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
土井 道生 九州大学, 高等教育総合開発センター, 助手 (00167537)
木下 俊則 九州大学, 大学院・理学研究院, 助手 (50271101)
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| Keywords | 気孔 / 青色光効果 / 光合成 / 細胞膜H^+-ATPase / フォトトロピン / 葉緑体運動 / 成長 |
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| Research Abstract |
高等植物の青色光受容体フォトトロピンは青色光を感受して、光屈性、葉緑体定位運動、気孔開口運動、葉の横伸展、太陽追尾運動など、多くの反応を仲介する事が次第に明らかになりつつある。注目すべきは、これらの一見無関係な反応がすべて光合成を増大させるため光捕集効率を高めるように機能する事である。しかし、このような多様な反応の結果、光合成が実際に増大する事を示した研究例は無い。そこで、われわれはこの点を立証するため、光純度の高いフォトダイオードを用いて厳密に光条件を設定し、光合成の蓄積の結果と考えられる成長を詳細に解析した。フォトトロピンの機能を調べるため、材料としてフォトトロピン1重変異体、phot1とphot2の2重変異体、フィトクロムやクリプトクロムの2重変異体などを材料として用いた。
まず、フォトロトピンの変異体を含むシロイヌナズナを赤色フォトダイオードの元で生育させると、シロイヌナズナの野生株、フォトトロピン変異株のあいだに成長の差は認められなかった。しかし、ここに僅かの光強度の青色光(赤色光の0.4%;0.1μmol m^<-2> s^<-1>))を添加すると野生株とphot2変異体では約3倍成長が増大した。しかし、phot1変異体とphot1 phot2 2重変異体ではこのような成長効果は全く認められなかった。一方、このような青色による成長促進効果はphyA phyB 2重変異体、cry1 cry2 2重変異体でも認められることから、この青色光を介した成長促進はフォトトロピンの働きである事を証明した。
次に、添加する青色光の強度を4%(1μmol m^<-2> s^<-1>)に増加させるとphot1変異体でも大きな成長促進が認められた。この事実は弱い青色を感受してphot1が機能して成長を促進し、青色光強度が増大してくるとphot2も同様の働きをする事を示している。現在、この分子機構について研究中である。
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