「フォトトロピンを介した光応答・シグナル伝達機構 」

教員

武宮 淳史　准教授 TAKEMIYA Atsushi mail：take.pcs[at]yamaguchi-u.ac.jp  （メール送信の際は[at]を@に置き換えて下さい.）

研究内容

　大地に根を張り移動のできない植物は、絶えず変動する周囲の環境を敏感に感知し、適切に応答することで生存を可能としています。これには、環境からの情報を受容・変換し、応答を導く「細胞内シグナル伝達」が不可欠です。私たちの研究室では、植物がもつ巧みな環境応答・シグナル伝達の分子メカニズムについて、青色光受容体フォトトロピンを介した光応答をモデルケースとして研究しています。生化学、分子生物学、分子遺伝学、細胞生物学、植物生理学など、多角的なアプローチによる研究を展開し、植物の生存戦略の本質理解を目指します。

（上段）青色光による気孔開口のシグナル伝達ネットワークモデル。（下段左）赤外線サーモグラフィを用いて青色光による気孔開口を視覚的に検出した熱画像。野生株では青色光に応じて気孔が開口するため葉温が低下するが、blus1変異体では気孔が開口せず葉温は低下しない。（下段右）リン酸化プロテオームでは細胞内のタンパク質のリン酸化修飾を網羅的に解析することができる。赤外線サーモグラフィを用いた変異体スクリーニングとリン酸化プロテオーム解析は、シグナル伝達ネットワーク研究の強力なツールとなっている。

Selected publications

• Fuji S, Yamauchi S, Sugiyama N, Kohchi T, Nishihama R, Shimazaki K, Takemiya A (2024) Light-induced stomatal opening requires phosphorylation of the C-terminal autoinhibitory domain of plasma membrane H+-ATPase. Nature Commun. 15: 1195.
  
  
• Hosotani S, Yamauchi S, Kobayashi H, Fuji S, Koya S, Shimazaki K, Takemiya A (2021). A BLUS1 kinase signal and a decrease in intercellular CO2 concentration are necessary for stomatal opening in response to blue light. Plant Cell 33: 1813-1827.
  
  
• Yamauchi S, Mano S, Oikawa K, Hikino K, Teshima KM, Kimori Y, Nishimura M, Shimazaki K, Takemiya A (2019). Autophagy controls reactive oxygen species homeostasis in guard cells that is essential for stomatal opening.  Proc Natl Acad Sci USA 116: 19187-19192.​
  
  
• Hiyama A, Takemiya A, Munemasa S, Okuma E, Sugiyama N, Tada Y, Murata Y, Shimazaki K (2017). Blue light and CO2 signals converge to regulate light-induced stomatal opening.  Nature Commun.  8: 1284.  
  
  
• Takemiya A, Sugiyama N, Fujimoto H, Tsutsumi T, Yamauchi S, Hiyama A, Tada Y, Christie JM, Shimazaki K (2013). Phosphorylation of BLUS1 kinase by phototropins is a primary step in stomatal opening.  Nature Commun.  4: 2094.    
  
  
• Takemiya A, Kinoshita T, Asanuma M, Shimazaki K (2006). Protein phosphatase 1 positively regulates stomatal opening in response to blue light in Vicia faba.  Proc Natl Acad Sci USA 103: 13549-13554.
  
  
• Takemiya A, Inoue S, Doi M, Kinoshita T, Shimazaki K (2005). Phototropins promote plant growth in response to blue light in low light environments.  Plant Cell 17: 1120-1127.