気孔開口の駆動力を形成する細胞膜プロトンポンプの活性制御因子の解明

阐明形成气孔打开驱动力的细胞膜质子泵的活性控制因素

• 批准号: 11J10022
• 负责人: 林 優紀
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011 至 2013
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11J10022/
• 关键词: 細胞膜プロトンポンプ; 気孔孔辺細胞; タイプ2Cプロテインボスファターゼ; フロリゲンFT; シロイヌナズナ; タイプ2Cプロテインホスファターゼ

細胞膜プロトンポンプ(H+-ATPase)を脱リン酸化するプロテインホスファターゼを同定すべく、シロイヌナズナの持つ76のPP2C遺伝子の中から候補を絞り込んで解析を行った。H+-ATPaseをin vitroで脱リン酸化した4つのPP2Cについて植物体内でもH+-ATPaseを脱リン酸化しているのか調べた。変異体や過剰発現株について、H+-ATPaseリン酸化レベルや気孔開度など、詳細な解析を行ったが顕著な表現型は観察されなかった。しかしながら、同じクレードに属するPP2Cが重複してH+-ATPaseの脱リン酸化に関与する可能性が示唆されており、今後更なる解析が必要である。この研究過程において、植物ホルモン・アブシジン酸(ABA)によって黄化芽生えの胚軸伸長が抑制されていること、この抑制はH+-ATPaseC末端Thr残基の脱リン酸化を介して行われていることを新たに見出した。これらの現象は、ABA非感受性変異体abi1-1では観察されなかったことから、ABAシグナル伝達初期応答因子ABI1がABAによる胚軸伸長阻害とABA誘導性のH+-ATPase脱リン酸化を調節していることが示唆された。これらの結果をまとめ、原著論文として発表した(Hayashi etal.,Plant CellIPhysiol.,2014)。これまで不明であった胚軸のABAによる伸長抑制の分子メカニズムを解明した重要な成果であると考えている。また、フロリゲンFT (FLOWERIWG LOCUS T)によるH+-ATPase活性化機構について、今年度新たにH+-ATPaseが節部伴細胞に局在することを明確にするため、篩部伴細胞特異的に緑色蛍光タンパク質(GFP)を発現させた形質転換植物(pSUC2::GFP)を作成し、GFP抗体を用いたロゼット葉横断切片の免疫染色を行った。その結果、H+-ATPase C末端のリン酸化Thr特異的抗体を用いた免疫染色の染色パターンとよく一致した染色パターンを示したことから、H+-ATPaseが局在する維管束の細胞は篩部伴細胞であることが強く示唆された。

为了鉴定使质膜质子泵去磷酸化的蛋白磷酸酶（H+-ATP酶），我们从拟南芥属的76个PP2C基因中筛选出候选基因并进行了分析。我们研究了体外使 H+-ATP 酶去磷酸化的四种 PP2C 是否也使植物中的 H+-ATP 酶去磷酸化。对突变体和过表达菌株的 H+-ATPase 磷酸化水平和气孔开放进行了详细分析，但没有观察到显着的表型。然而，有人认为属于同一进化枝的PP2Cs可能过多地参与H+-ATPase的去磷酸化，还需要进一步分析。在这个研究过程中，我们发现植物激素脱落酸 (ABA) 抑制黄化幼苗的下胚轴伸长，并且这种抑制是通过 H+-ATP 酶 C 末端苏氨酸残基的去磷酸化实现的，我发现了一些新的东西。在ABA不敏感突变体abi1-1中没有观察到这些现象，表明ABA信号传导早期反应因子ABI1通过ABA和ABA诱导的H+-ATP酶去磷酸化来调节下胚轴伸长抑制。这些结果被总结并作为原始论文发表（Hayashi 等人，Plant CellIPhysiol.，2014）。我们相信这是阐明以前未知的 ABA 抑制下胚轴伸长的分子机制的重要结果。此外，关于Florigen FT（FLOWERIWG LOCUS T）的H+-ATP酶激活机制，为了阐明H+-ATP酶是新定位于节状伴细胞的，今年添加了韧皮部伴细胞特有的绿色荧光转基因植物。创建表达蛋白质 (GFP) 的 (pSUC2::GFP)，并使用 GFP 抗体对莲座叶的横截面进行免疫染色。结果显示，染色模式与使用 H+-ATPase C 末端磷酸化 Thr 特异性抗体进行的免疫染色模式非常匹配，表明 H+-ATPase 所在的维管束中的细胞与韧皮部相关。强烈建议它是一个细胞。

项目成果

Biochemical properties of in vitro phosphorylation and phosphorylation of the plasma membrane H^+-ATPase

体外磷酸化和质膜H^-ATP酶磷酸化的生化特性

• 发表时间: 2012
• 作者: Hayashi Y; Nakamura S; Kinoshita T
• 通讯作者: Kinoshita T

Abscisic acid suppresses hypocotyl elongation by dephosphorylating Plasma membrane H^+-ATPase in Arabidopsis thaliana

脱落酸通过去磷酸化拟南芥质膜 H^ -ATP 酶抑制下胚轴伸长

• DOI: 10.1093/pcp/pcu028
• 发表时间: 2014
• 影响因子: 4.9
• 作者: Hayashi Y; Takahashi K; Inoue S; Klnoshita T
• 通讯作者: Klnoshita T

研究内容

研究内容

FLOWERING LOCUS T regulates stomatal opening

FLOWERING LOCUS T 调节气孔开放

• DOI: 10.1016/j.cub.2011.06.025
• 发表时间: 2011
• 影响因子: 9.2
• 作者: Kinoshita T; Ono N; Hayashi Y; Morimoto S; Nakamura S; Soda M; Kato Y; Ohnishi M; Nakano T; Inoue S; Shimazaki K
• 通讯作者: Shimazaki K

New insights into the regulation of stomatal opening by blue light and the plasma membrane H^+-ATPase

蓝光和质膜H^-ATP酶调节气孔开放的新见解

• DOI: 10.1016/b978-0-12-386039-2.00003-1
• 发表时间: 2011
• 作者: Kinoshita T; Hayashi Y
• 通讯作者: Hayashi Y