研究課題
基盤研究(B)
本研究においては、CO2感知機構解明の鍵をにぎる膜交通を介した植物独自の動的細胞間コミュニケーション、光合成器官から情報処理装置へと進化した気孔葉緑体の特異な振舞い、さらにCO2感知のマスターレギュレータHT1に着目し、順遺伝学的アプローチをベースにライブセルイメージング・画像解析技術を駆使し、CO2センサの実体解明とCO2環境情報の処理機構について探求し、植物におけるCO2感知の分子基盤を解明する。
植物は気孔を介して大気とガス交換を行っているが、同時に水分損失や病原菌侵入のリスクを伴うため、気孔の開閉は周囲の環境変化に応じて適切に調節されている。CO2濃度の上昇による気孔閉鎖には、アブシジン酸 (ABA) を介したシグナリング経路が関わっているが、ABA非依存的な気孔応答制御機構も存在しており、ABA変異体でも気孔閉鎖応答能力が完全に失われるわけではないことがわかっている。しかしABA非依存的な気孔応答メカニズムの実体は不明な点が多い。当該年度において、サーマルイメージング技法と蒸散測定装置を用いた順遺伝学的スクリーニングにより、シロイヌナズナM2植物の中から野生型と比較して高い蒸散速度を示す変異体aics1 (ABA-independent CO2 signaling 1) を単離した。単離した変異体の気孔特性を精査したところ、気孔開度と気孔密度がともに上昇していた。この変異体では低湿度に応答して正常にABAを合成する能力を有しており、また葉にABA処理したときの気孔閉鎖応答性も正常であったことから、この変異体の気孔特性の変化はABA非依存的に引き起こされた可能性が示唆された。この変異体の原因遺伝子として同定したAICS1は、これまで気孔応答への関与が報告されていない遺伝子であった。今後、単離した原因遺伝子の機能解析を進めることは、ABA非依存的な気孔応答メカニズムの実体解明への足がかりとなると考えられる。
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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