2015 Fiscal Year Research-status Report
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26440150
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
土井 道生 九州大学, 基幹教育院, 助教 (00167537)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
井上 晋一郎 名古屋大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (40532693)
後藤 栄治 九州大学, (連合)農学研究科(研究院), 助教 (90614256)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | CAM植物 / 気孔 / 光合成 / C3植物 / C4植物 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成２7年度は平成26年度に引き続き絶対的CAM植物セイロンベンケイソウ、コダカラソウに加え新たにコダカラベンケイソウと奇想天外の光に対する気孔開口反応の特性を解析した。
①自然光条件下で生育させたセイロンベンケイソウとコダカラソウは夜間、明け方、夕暮れに特徴的に気孔を開口した。C3植物とは異なり光合成が飽和する強い赤色光を照射すると、一過的な気孔開口は見られるが、その後気孔は閉口した。この赤色光照射下に弱い連続した青色光を照射すると効率よく気孔が開口した。同様な気孔開口は50～100秒の青色光パルスでも誘導された。赤色光照射下で見られるこのような青色光に依存した気孔開口はC3植物と同じように剥離した表皮断片でも見られた。セイロンベンケイソウとコダカラソウで見られた青色光に依存した気孔開口反応はコダカラベンケイソウと奇想天外でも観察され、C3植物で見られる青色光に依存した気孔応答がCAM植物において一般的に見られる反応であることが示唆された。
②表皮断片で見られる青色光に依存した気孔開口にはK+イオンが必須であった。またカビ毒フジコッキン（FC）により気孔開口が誘導された。青色光とFCに依存した気孔開口に伴いプロトンポンプが活性化されることを免疫染色法により確認した。またプロトンポンプの活性化はバナジン酸により気孔開口が阻害されることにより確認された。以上の結果はCAM植物においてC3植物と同様の青色光に依存した気孔開口応答が見られることを示唆する。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
CAM植物は、夜間気孔を開口し日中に気孔を閉鎖する特徴を持つと考えられており、C3やC4植物で見られるような光、特に青色光に対する気孔開口反応は見られないと考えられてきた。絶対CAM植物としての特性を持つセイロンベンケイソウとコダカラソウを使った研究（平成26・27年度）と新たにコダカラベンケイソウと奇想天外を使った研究（平成27年度）により、CAM植物においてもC3植物と同じように青色光に依存した気孔開口反応が見られることを明らかにすることができた。またこの気孔開口には細胞膜プロトンポンプが関与することを免疫染色法とプロトンポンプの阻害剤やカビ毒フジコッキンを用いた研究により確認することが出来た。以上のように本研究によりCAM植物にもシロイヌナズナやソラマメ、ツユクサなどのC3植物と同様に青色光に依存して気孔開口を引き起こすメカニズムが機能していることを強く示唆する結果が得られている。
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| Strategy for Future Research Activity |
CAM植物の孔辺細胞に富む表皮断片を使い、既知の気孔開口シグナル伝達成分とCAM植物の気孔開口との関係を明らかにする。C3植物の気孔では孔辺細胞に青色光が当たると、光受容体フォトトロピンがリン酸化され下流にある細胞膜H+-ATPaseを活性化する。この酵素の作用などにより様々な浸透物質（カリウムイオン、リンゴ酸、塩素イオン等）の取り込みが誘導され、最終的に気孔が開口する。H+-ATPaseの活性化は平成27年度に免疫染色法と阻害剤バナジン酸、カビ毒フジコッキンを使い既に確認している。そこで本年度は青色光受容体フォトトロピンのクローニング（分担者、後藤）と青色光によるフォトトロピンのリン酸化を確認する（分担者、井上）。気孔開口に伴う浸透物質カリウムイオンの蓄積は、高速液体クロマトグラフィー（HPLC）とK ステイン法により検出する（代表者、土井）。
平成26～28年度に得られた結果を纏め、成果報告（学会発表、論文執筆）を行う。
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| Causes of Carryover |
光合成蒸散測定装置のメインテナンス費として計上していた分が次年度使用となった。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度使用額383,462円は本年度に光合成蒸散測定装置のメインテナンス費として使用する。
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Research Products
(1 results)
