研究課題
若手研究
植物は青色光依存的に孔辺細胞葉緑体内のデンプンを分解することで、気孔開口にはたらく浸透物質を産出すると考えられているが、その詳しいメカニズムは不明である。これまでに青色光によりデンプン分解を制御するタンパク質を発見した。このタンパク質について、光受容からタンパク質の活性化に至るメカニズム、このタンパク質がデンプン分解を制御するメカニズム、デンプン分解後に気孔開口を促進するメカニズムを解明する。
植物の表皮に存在する気孔は青色光により開口し、光合成に必要な二酸化炭素の取り込みをおこなっている。気孔孔辺細胞では青色光／フォトトロピン依存的に葉緑体のデンプンが分解され、気孔開口に必要な有機酸や糖を合成すると考えられてきたが、その詳細は不明である。本研究では青色光/フォトトロピン依存的にリン酸化されるタンパク質に着目し、デンプン分解を制御するBEC1を見出し、リン酸化の意義と情報伝達における位置付けを明らかにした。またこの因子と結合する因子を探索し、複数の候補因子を見出した。
植物細胞では光合成によりデンプンが蓄積するが、青色光によりデンプンが分解されるのは孔辺細胞のみである。この現象の解明のため、長年に渡り研究が行われたがその実態は不明であった。本研究によりデンプン分解の分子機構が明らにされることで、デンプン分解の生理学的意義、細胞種特異的応答のメカニズムの理解が深まる。これは植物生理学の分野に格段の進展をもたらすことが期待される。植物は気孔を介して二酸化炭素を取り込み、光合成を可能にする。気孔の開口を人為的に上昇させることで植物の光合成を高め、生産量を高めることが可能である。これは来るべき食料問題を解決する手段の一つになり、社会に大いに貢献する。
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The Plant Cell
巻: - 号: 5 ページ: 1813-1827
10.1093/plcell/koab067
Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America
巻: 116 号: 38 ページ: 19187-19192
10.1073/pnas.1910886116
