植物の光ストレス回避メカニズムの解明

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フォトトロピン(phot1,phot2)は青色光を受容し、光環境に依存して細胞内の葉緑体が移動する葉緑体光定位運動、茎や葉が光刺激の方向に屈曲する光屈性、蒸散や二酸化炭素吸収を促進する気孔開口、葉の伸展などの光形態形成を制御することで光合成活性を最適化している。phot2は葉緑体光定位運動のうち、光ストレスを物理的に回避するために葉緑体が光線と平行な壁側に移動する葉緑体光逃避運動が起こらない変異体から同定された。また、野生型(PHOT2/PHOT2)個体に比べてヘテロ型(PHOT2/phot2個体ではphot2タンパク質の発現量は減少し、葉緑体光逃避運動の運動速度は遅くなることが示された。このことは光受容体の量的発現制御が青色光応答を調整していることを示唆しているが、phot2タンパク質の発現量を制御した形質転換体は報告されていないため、詳細は明らかにされていない。そこで、phot2タンパク質の発現量を制御した形質転換体を作出することで、光受容体の量的発現と青色光応答との関係を明らかにしようと考えた。まず、、PHOT2-GFP(P2G)をシロイヌナズナ-phot1phot2欠損変異体に導入した。phot2抗体によるイムノブロット解析の結果、P2G発現量が0.1-20倍程度の形質転換体を作出した。これらを用いてPHOT2の発現量が青色光応答に及ぼす影響について解析した結果、形質転換体ではphot2発現量と葉緑体光逃避運動の運動速度、発現量と光屈性の屈曲角度に相関がみられた。葉の伸展率はphot2の発現量には依存せず、全て野生型と同程度まで葉が伸展していた。本研究の結果、それぞれの青色光応答を回復するためのphot2発現量の閾値には違いがあることを明らかにした。