フォトトロピンが制御する光シグナル伝達ネットワークの解明

向光素控制的光信号转导网络的阐明

基本信息

批准号：
21H02511
负责人：
武宮淳史
金额：
$ 10.98万
依托单位：
Yamaguchi University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H02511/
关键词：
気孔開口青色光フォトトロピンシグナル伝達

项目摘要

フォトトロピンは光受容により活性化する受容体キナーゼであり、下流因子のリン酸化を通じて光情報を細胞内に伝達し、気孔開口を引き起こす。我々はこれまでにフォトトロピンのリン酸化基質を2つ（BLUS1・CBC1）同定し、これらが細胞膜H+-ATPaseの活性化とアニオンチャネルの不活性化を通じて気孔開口を促進することを明らかにしてきた。即ち、フォトトロピンは細胞内で多様な因子を同時にリン酸化し、シグナル伝達ネットワークを形成することで、気孔開口を統合的に制御する可能性が示唆される。このシグナル伝達ネットワークに関与する新奇重要因子を同定するために、昨年度はamiRNAを用いた変異体スクリーニングを進めてきた。amiRNAは遺伝子重複のあるファミリー遺伝子の発現を同時にノックダウンする手法であり、従来のEMSやT-DNAを用いた突然変異体のスクリーニングでは単離することが難しい重要因子を単離することが可能である。本年度は昨年度に引き続き、amiRNAを発現する変異体の1次スクリーニングを進めるとともに、2次スクリーニングとして次世代の植物体における再現性の確認を行い、気孔開口に異常を示すラインを多数単離した。一部についてはゲノムシーケンスによってその標的遺伝子候補を検出することに成功し、原因遺伝子同定と機能解析に着手した。現在、標的遺伝子候補にT-DNAが挿入された変異体を入手し、掛け合わせにより多重変異体の作成を進めている。また、T-DNA挿入変異体が入手できなかったものについては、ゲノム編集を利用した多重変異体の作製を試みている。

向光素是一种受体激酶，被光感受激活，通过下游因子的磷酸化将光信息传递到细胞中，并导致气孔打开。到目前为止，我们已经鉴定了向光素的两种磷酸化底物（BLUS1 和 CBC1），并揭示它们通过质膜 H+-ATP 酶的激活和阴离子通道的失活来促进气孔打开。也就是说，向光素可能同时磷酸化细胞内的多种因子，形成信号转导网络，从而综合控制气孔的打开。去年，我们使用 amiRNA 进行了突变筛选，以鉴定参与该信号转导网络的新颖且重要的因子。 amiRNA是一种同时敲低家族基因表达和基因重复的方法，使得分离使用传统EMS或T-DNA突变体筛选难以分离的重要因子成为可能。今年，继去年之后，我们对表达amiRNA的突变体进行了初步筛选，作为二次筛选，我们确认了下一代植物的再现性，并分离出了许多显示气孔开放异常的品系。在某些情况下，我们通过基因组测序成功检测到候选靶基因，并开始识别致病基因并进行功能分析。目前，我们已经获得了将T-DNA插入目标候选基因的突变体，并正在通过异花授粉创建多个突变体。此外，对于那些无法获得 T-DNA 插入突变体的患者，我们正在尝试使用基因组编辑来创建多个突变体。