2016 Fiscal Year Annual Research Report
Stomatal response in crassulacean acid metabolism plants
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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, 理学研究科, 助教 (40532693)
後藤 栄治 九州大学, 農学研究院, 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 / 青色光応答 / C3植物 / 光合成 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
C3、C4植物とは光合成代謝様式が異なり、夜間気孔を開口し昼気孔を閉じるCAM（Crassulacean Acid Metabolism）植物の青色光に依存した気孔開口反応を解析した。
自然光条件下で生育させた絶対CAM植物は青色光や赤色光単独照射下で気孔は完全に閉じていたが、青色光と赤色光を同時に照射すると開口した。このことは自然光条件下で生育させたCAM植物がC3、C4植物と同様青色光に特異的に依存した気孔開口応答をすることを示す。そこで青色光に応答した気孔開口反応がCAM植物において機能していることを明らかにするため、自然条件下及び連続白色光照射条件下で生育させたCAM植物を用い光合成蒸散測定装置と光学顕微鏡による直接的開度測定法により生理・生化学的に解析した。
光に依存した気孔開口解析によりCAM植物はC3、C4植物と同様に赤色光照射下、青色光に特異的に応答して気孔を開口することを植物個体と剥離表皮レベルで明らかにした。またカビ毒フジコッキンにより気孔開口が誘導され、CAM植物にもプロトンポンプ依存的に気孔を開口するメカニズムが機能することが示唆された。
表皮断片で観察された青色光に依存した気孔開口は低濃度のプロトンポンプ阻害剤、バナジン酸とプロテインフォスファターゼ阻害剤、トートマイシンで阻害された。さらにプロトンポンプのリン酸化抗体を利用した免疫染色法により、青色光に依存した気孔の開口に伴いプロトンポンプがリン酸化され、活性化されることを確認した。以上の結果からCAM植物がC3、C4植物と同様な情報伝達系を利用して青色光に依存的に気孔を開口することを明らかにした。
本研究では初めてCAM植物で青色光に依存した気孔開口メカニズムが機能することを明らかにしたが、ポンプの活性化までの一連の情報伝達が孔辺細胞固有の反応であることを確立することが今後の課題である。
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