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地球上最大の代謝反応である光合成は人類生存の基盤であり、農作物を提供するのみならず、二酸化炭素を吸収する一方、酸素を産出して地球環境を整えている。植物の表皮に存在する気孔は、植物固有の代謝反応である光合成に必要な二酸化炭素の唯一の取り入れ口であり、刻々と変動する環境に応答してその開度を調節している。気孔を構成する一対の孔辺細胞は、光に応答して気孔を開口させ、ガス交換を促進し、一方、乾燥ストレスに曝されると、植物ホルモン・アブシシン酸に応答して気孔を閉鎖し、植物からの水分損失を防いでいる。これまでの申請者らの研究により、孔辺細胞では、青色光や赤色光に応答して細胞膜プロトンポンプがリン酸化により活性化され、気孔開口の駆動力を形成することなど、気孔開口の重要な分子機構の一端が明らかとなってきた。
本研究では、植物の成長・生存に極めて重要な光による気孔開口のシグナル伝達の分子機構を、研究代表者のこれまでに培ってきた技術・経験を生かした生理・生化学的手法やケミカルバイオロジーを駆使して明らかにすることを目的として研究を進めてきた。また、気孔開口のキーエンザイムである細胞膜プロトンポンプ活性化の分子機構について、特にリン酸化に関わる因子の解析に主眼をおき進めてきた。さらに、気孔開度に影響を与える化合物の同定を目的としたケミカルスクリーニングを進め、強力に気孔開度に影響を与える化合物を続々と同定し、その機能解析を進めてきた。
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