カルシニューリンβ様相互作用プロテインキナーゼCIPK25は、シロイヌナズナにおいて低酸素下でのカリウムの恒常性を制御している

The calcineurin β-like interacting protein kinase CIPK25 regulates potassium homeostasis under low oxygen in Arabidopsis.

• Andrea Tagliani
• Anh Nguyet Tran
• Giacomo Novi
• Riccardo Di Mambro
• Michele Pesenti
• Gian Attilio Sacchi
• Pierdomenico Perata
• Chiara Pucciariello

抄録

低酸素状態はしばしば湛水や洪水によって生じ、栄養素の取り込みを含む植物の代謝のいくつかの側面に影響を与えている。我々は、シロイヌナズナのCALCINEURIN β-LIKE INTERACTING PROTEIN KINASE（CIPK）ファミリーの一種であるCIPK25を同定し、低酸素環境下で根の内胚葉に誘導されることを明らかにした。その結果、CIPK25 変異体はカリウム制限条件下での無酸素状態に対して高い感受性を示し、このキナーゼがカリウム取り込みの制御に関与していることが示唆された。興味深いことに、CIPK25はシロイヌナズナの主要なカリウム内向き整流チャネルであるAKT1と相互作用していることがわかった。このことから、CIPK25が低酸素環境下でのカリウムの恒常性調節に関与している可能性が示唆された。さらに、CIPK25とAKT1変異体は、湛水下での発育障害が類似していることから、CIPK25とAKT1の相互作用が示唆された。

Hypoxic conditions often arise from waterlogging and flooding, affecting several aspects of plant metabolism, including the uptake of nutrients. We identified a member of the CALCINEURIN β-LIKE INTERACTING PROTEIN KINASE (CIPK) family in Arabidopsis, CIPK25, which is induced in the root endodermis under low-oxygen conditions. A cipk25 mutant exhibited higher sensitivity to anoxia in conditions of potassium limitation, suggesting that this kinase is involved in the regulation of potassium uptake. Interestingly, we found that CIPK25 interacts with AKT1, the major inward rectifying potassium channel in Arabidopsis. Under anoxic conditions, cipk25 mutant seedlings were unable to maintain potassium concentrations at wild-type levels, suggesting that CIPK25 likely plays a role in modulating potassium homeostasis under low-oxygen conditions. In addition, cipk25 and akt1 mutants share similar developmental defects under waterlogging, further supporting an interplay between CIPK25 and AKT1.

© The Author(s) 2020. Published by Oxford University Press on behalf of the Society for Experimental Biology.