研究課題
気孔は一対の孔辺細胞からなり、孔辺細胞には葉緑体が存在する。孔辺細胞における葉緑体の機能については諸説あるが、不明な点が多い。また気孔葉緑体の形成メカニズムも全く分っていない。そこで、気孔における葉緑体の役割を明らかにするために、気孔の葉緑体の自家蛍光がほとんど観察されない変異体gles1を単離した。この変異体では、CO2及び光に対する気孔応答性が低下していることが分かり、ABAに対する応答性はほぼ正常であった。さらに気孔閉鎖を促すS型陰イオンチャネルの活性が、CO2特異的に阻害されることが分かった。気孔葉緑体が、気孔開閉メカニズムにおいて、重要な役割を果たしていることが示唆されたが、どのように孔辺細胞内のイオンバランス制御に関わっているのか、その仕組みは不明である。 そこで、光やCO2などの環境シグナルを感知した気孔葉緑体は、葉緑体シグナルをイオンチャネルやポンプなどに伝えてイオンバランス制御をするという作業仮説をたてた。葉緑体シグナルの実体を明らかにするため、まずイオンチャネルの活性制御に関わると考えられているATP及びカルシウムに着目し、その濃度変化を明らかにすることにした。ATP及びカルシウムセンサータンパクを発現させた植物を用いて、環境刺激を与えたときの、孔辺細胞内の濃度変化をリアルタイムでモニターした結果、HCO3-刺激を加えることで、一過的に孔辺細胞内のカルシウム濃度が上昇することが分かった。一方、ATP濃度に関しては大きく変化しないことが示唆された。
2: おおむね順調に進展している
気孔の葉緑体が気孔開閉制御に重要な役割を果たしていることを明らかにした。また、研究目標としていた孔辺細胞内のATP及びカルシウムイオン濃度変化をリアルタイムでモニターする実験系を構築することができた。この実験系を用いて、気孔の葉緑体分化が阻害されたgles1変異体を解析することで、葉緑体シグナルの一端が明らかになると期待される。
カルシウムセンサータンパクを発現させたgles1変異体を用いて、環境刺激を与えた際のイオン濃度変化をモニターし、気孔葉緑体がカルシウムシグナルに関与しているのかを精査する。また、変異体の原因遺伝子の機能解析を進めることで、気孔葉緑体形成の分子メカニズムを明らかにする。
物品費の使用額が当初の予定よりも少なく済んだため。
次年度で、遺伝子工学試薬を使った実験を多数計画しているので、その実験にあてる予定である。
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すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 2件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 3件、 謝辞記載あり 4件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件) 備考 (1件)
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