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2021 年度 研究成果報告書

フォトトロピンによる気孔開口制御ネットワークの解明

研究課題

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研究課題/領域番号 18H02468
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分44030:植物分子および生理科学関連
研究機関山口大学

研究代表者

武宮 淳史  山口大学, 大学院創成科学研究科, 准教授 (80448406)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワードフォトトロピン / 気孔 / 青色光 / シグナル伝達 / タンパク質リン酸化
研究成果の概要

気孔は光に応答して開口し光合成に必要な二酸化炭素の取り込みを促進する。青色光受容体キナーゼであるフォトトロピンは、BLUS1キナーゼのリン酸化を介して細胞膜H+-ATPaseの活性化し、気孔開口の駆動力を形成する。本研究では、BLUS1キナーゼの詳細な活性調節機構を明らかにするとともに、光による気孔開口にはBLUS1を介したH+-ATPaseの活性化に加え、光合成による葉内CO2濃度の低下が必須であることを示した。また、フォトトロピンが気孔開口のみならず気孔閉鎖を誘導し、気孔開度を厳密に制御すること示した。さらにオートファジーが活性酸素の恒常性を制御し、気孔開口を支えることを明らかにした。

自由記述の分野

植物生理学

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究ではこれまで未解明であった光シグナルと光合成による相乗的な気孔開口のメカニズムに加え、フォトトロピンによる気孔閉鎖やオートファジーによる気孔開口制御など、これまで想像されていなかった気孔開閉制御機構の存在を初めて示した。今回見出された新たな気孔開閉制御のメカニズムを分子レベルで解明することで、高い生産性や環境適応能力を備えた農作物の開発に繋がり、将来的に地球規模での環境・食料・エネルギー問題の解決に貢献することが期待される。

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公開日: 2023-01-30  

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