植物の環境感覚:刺激受容から細胞応答まで - 文部科学省 科学研究費補助金 新学術領域研究 平成22年度~26年度

A02 公募研究:受容体・細胞応答機構

葉緑体における光環境感覚と細胞応答機構

研究代表者 華岡 光正 千葉大学大学院園芸学研究科・准教授 研究代表者ホームページ
連携研究者 田中 寛 東京工業大学資源化学研究所・教授

研究概要

 植物は光合成能力を獲得することで、独立栄養生物として動物・菌類とは異なる独自の進化を遂げてきた。目まぐるしく変動する光環境の中で効率的にエネルギーを得るため、また過剰な光から身を守りながら生き抜くために、植物は様々な光受容系・光シグナル伝達系を発達させていることが知られている。しかし、これまでの光環境応答の研究は、その生理反応との関係から、主に核における遺伝子発現制御の視点で進められてきた。本研究では、光合成反応の場である「葉緑体」でも何らかの光刺激を受容している可能性があるとの仮説に立ち、葉緑体の自律的な光環境応答と葉緑体から核への情報伝達経路の解析を中心に行うことで、「植物細胞場」の視点に立った新しい「植物の光環境感覚」像の理解を目的としている。
 単細胞紅藻シゾンには植物型の光受容体(フィトクロム等)が保存されていない。一方で、葉緑体の起源であるシアノバクテリアに由来する、光受容体型と考えられるヒスチジンキナーゼのホモログ(HIK)が葉緑体に残されている。先行研究により、このHIKが葉緑体の自律的な光応答とプラスチドシグナルを介した核遺伝子の転写制御に関わっていることを見出してきた。シロイヌナズナの核ゲノムにも、シゾンHIKのオーソログ(CSK)をコードする遺伝子が存在しており、葉緑体に局在することが示されているが、詳細な役割は未だ明らかにされていない。そこで本研究では、CSKが葉緑体における光認識と葉緑体遺伝子の発現調節にどのように関与しているのかについて明らかにする。また、葉緑体で受容した光情報が、葉緑体から核への情報伝達経路である「プラスチドシグナル」を介して細胞全体の光応答に波及する可能性についてもあわせて検証したい。

図:概要図

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