Research Abstract


Phosphorylation of BLUS1 kinase by phototropins is a primary step in stomatal opening

2013年6月28日 Nature Communications 4 : 2094 doi: 10.1038/ncomms3094

植物の気孔の開口は、光合成によるCO2固定と蒸散を可能にする。フォトトロピン(phot1およびphot2)が青色光を受容し、情報伝達を経て細胞膜のH+-ATPアーゼが活性化され、気孔開口を誘発する。本論文では、これらの2つの成分を結びつける調節因子として、新規Ser/ThrプロテインキナーゼBLUS1BLUE LIGHT SIGNALING1)を発見したので報告する。このキナーゼは、孔辺細胞でのフォトトロピンシグナル伝達の第一段階を仲介する。赤外線サーモグラフィーを用いて選抜したblus1変異体では青色光依存の気孔開口が起きない。BLUS1はプロテインキナーゼをコードしており、このキナーゼはin vitroおよびin vivoでC末端のSer-348がphot1により直接リン酸化される。Ser-348のリン酸化とBLUS1キナーゼの活性は共に、H+-ATPアーゼの活性化に必須である。blus1変異体では、外気のCO2濃度を低下させると気孔コンダクタンスとCO2同化が野生型植物に比べて低い。我々の結果は、BLUS1がフォトトロピンの基質であること、光による気孔開口の初期因子として働くこと、自然光条件下での光合成によるCO2同化を増大することを解明した。

武宮 淳史1, 杉山 直幸2*, 藤本 宏1, 堤 俊文1, 山内 翔太1, 樋山 麻美1, 多田 安臣3, John M. Christie4 & 島崎 研一郎1

  1. 九州大学 細胞機能学講座
  2. 慶応義塾大学 先端生命科学研究所
  3. 香川大学 総合生命科学研究センター 遺伝子研究部門
  4. グラスゴー大学(英国)

    *現所属先:京都大学大学院 薬学研究科

Opening of stomata in the plant facilitates photosynthetic CO2 fixation and transpiration. Blue-light perception by phototropins (phot1, phot2) activates the plasma membrane H+-ATPase, causing stomata to open. Here we describe a regulator that connects these components, a Ser/Thr protein kinase, BLUS1 (BLUE LIGHT SIGNALING1), which mediates a primary step for phototropin signalling in guard cells. blus1 mutants identified by infrared thermography result in a loss of blue light-dependent stomatal opening. BLUS1 encodes a protein kinase that is directly phosphorylated by phot1 in vitro and in vivo at Ser-348 within its C-terminus. Both phosphorylation of Ser-348 and BLUS1 kinase activity are essential for activation of the H+-ATPase. blus1 mutants show lower stomatal conductance and CO2 assimilation than wild-type plants under decreased ambient CO2. Together, our analyses demonstrate that BLUS1 functions as a phototropin substrate and primary regulator of stomatal control to enhance photosynthetic CO2 assimilation under natural light conditions.