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シダ植物の気孔反応の研究

研究課題

研究課題/領域番号 16657016
研究種目

萌芽研究

配分区分補助金
研究分野 植物生理・分子
研究機関九州大学

研究代表者

島崎 研一郎  九州大学, 大学院理学研究院, 教授 (00124347)

研究分担者 土井 道生  九州大学, 高等教育総合開発研究センター, 助手 (00167537)
研究期間 (年度) 2004 – 2005
研究課題ステータス 完了 (2005年度)
配分額 *注記
3,400千円 (直接経費: 3,400千円)
2005年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2004年度: 2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
キーワードシダ / 気孔 / 光合成 / 赤色光 / 細胞膜H^+-ATPase / 青色光 / アジアンタム / フォトトロピン / クロロフィル
研究概要

シダ植物の気孔反応、特に、光に対する反応について調べた。材料にはおもにホウライシダを用いた。シダの葉に光を当てると気孔が開口した。また、光合成炭酸ガス固定も起き、葉内の炭酸ガス濃度が急激に低下した。赤色光を当てると炭酸ガス濃度が低下し、気孔が開口した。しかし、さらに、青色光を当てても気孔は開口しなかった。通常の、高等植物では気孔は青色光に敏感に反応するので、この点はシダ植物の特質と考えられた。次に、ホウライシダから気孔を含む表皮を調製した。表皮でも同様に赤色光によって気孔が開き、さらに、青色光を重ねて当てても気孔はそれ以上は開かなかった。以上の結果はシダでは青色光に特異的な気孔反応が欠失している事を示している。青色光に特異的な気孔反応は、他の3種類のシダ植物でも見られなかった。このシダの表皮には免疫学的に細胞膜H^+-ATPaseが存在し、フジコッキンを添加すると気孔が開口し、溶媒の酸性化が見られた。この事実は、シダでも気孔開口の駆動力としてH^+勾配の形成が重要な役割を果たしている事を示している。さらに、ホウライシダの青色光受容体Acphot1とAcphot2が孔辺細胞に発現している事を見出した。このAcphot1を青色光による気孔開口反応を欠いたシロイヌナズナに発現させると、青色光反応が回復した。さらに、青色光に特異的な気孔反応は、他の3種類のシダ植物でも見られなかった。
以上の結果はシダ植物では気孔の青色光反応が欠失しており、それは、青色光受容体と細胞膜情報伝達系を繋ぐ成分が欠けているためであると推測された。また、シダ植物の葉内の炭酸ガス濃度が素早く低下し、その後、気孔開口が認められたので、赤色光による気孔開口はこの炭酸ガスの濃度の低下が重要な因子であると考えられた。

報告書

(2件)
  • 2005 実績報告書
  • 2004 実績報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2005 2004

すべて 雑誌論文 (10件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Phototropin from Chlamydomonas reinhardtii is Functional in Arabidopsis thaliana.2005

    • 著者名/発表者名
      Onodera et al.
    • 雑誌名

      Plant Cell Physiol 46

      ページ: 367-374

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Phototropins promote plant growth in response to blue light in low light environments.2005

    • 著者名/発表者名
      Takemiya et al.
    • 雑誌名

      Plant Cell 17

      ページ: 1120-1127

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Isolation of a Protein Interacting with Vfphot1a in Guard Cells of Vicia faba.2005

    • 著者名/発表者名
      Emi et al.
    • 雑誌名

      Plant Physiol 138

      ページ: 1615-1626

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Biochemical characterization of the plasma membrane H^+-ATPase activation in guard-cell protoplasts of Arabidopsis thaliana in response to blue light.2005

    • 著者名/発表者名
      Ueno et al.
    • 雑誌名

      Plant Cell Physiol 46

      ページ: 955-963

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Possible involvement of phototropins in leaf movement of kidney bean in response to blue light.2005

    • 著者名/発表者名
      Inoue et al.
    • 雑誌名

      Plant Physiol 138

      ページ: 1994-2004

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Phototropins promote plant growth in response to blue light in low light environments.2005

    • 著者名/発表者名
      Takemiya et al.
    • 雑誌名

      Plant Cell (in press)

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] A transgene encoding a blue-light receptor, phot1, restores blue-light responses in the Arabidopsis phot1 phot2 double mutant.2004

    • 著者名/発表者名
      Doi et al.
    • 雑誌名

      Journal of Experimental Botany 55

      ページ: 517-523

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Abscisic acid induces rapid subnuclear reorganization in guard cells.2004

    • 著者名/発表者名
      Ng et al.
    • 雑誌名

      Plant Physiol 134

      ページ: 1-5

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Isolation of intact vacuoles and proteomic analysis of tonoplast from suspension-cultured cells of Arabidopsis thaliana.2004

    • 著者名/発表者名
      Shimaoka et al.
    • 雑誌名

      Plant Cell Physiol 45

      ページ: 672-683

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Inhibition of blue light-dependent H^+ pumping by abscisic acid through hydrogen peroxide-induced dephosphorylation of the plasma membrane H^+-ATPase in guard cell protoplasts.2004

    • 著者名/発表者名
      Zhang et al.
    • 雑誌名

      Plant Physiol 136

      ページ: 4150-4158

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [図書] Light Sensing in Plants2005

    • 著者名/発表者名
      Plant Physiol
    • 総ページ数
      370
    • 出版者
      Springer-Verlag Tokyo
    • 関連する報告書
      2005 実績報告書

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公開日: 2004-04-01   更新日: 2016-04-21  

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