アブシジン酸による気孔閉鎖における孔辺細胞葉緑体の関与

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K06292
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 島崎 研一郎 九州大学, 理学研究院, 名誉教授 (00124347)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 後藤 栄治 九州大学, 農学研究院, 助教 (90614256)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 気孔 / アブシジン酸 / 孔辺細胞葉緑体 / 活性酸素

Outline of Annual Research Achievements

鎖を引き起こすことを、論文で公表した。しかし、どのような機構で、活性酸素の発生が上昇するのか、また、ABAの標的が何であるかは不明である。ABAの添加と同時に、光合成電子伝達阻害剤DCMUを共存させると、活性酸素の放出と気孔閉鎖が阻害されることから、標的は孔辺細胞葉緑体に存在することが推測される。
おそらく、ABAは標的を通して電子伝達を促進し、活性酸素分子種の生成増大を引き起こしている。いくつか候補が考えられるが、我々は、小川らの研究結果に基づいて、ABAがチラコイド膜のプロトン勾配を解消し、電子の流れを促進し、光化学系Iから電子が酸素へ多く流れたと考えた。
そこで、チラコイド膜のプロトン勾配制御かかわる”Chloroplast K+/H+ exchange antiporter 3”（KEA3）に注目した。この蛋白質はチラコイドを横切るプロトンをK+と交換輸送することにより、プロトン勾配を解消する働きを持っている。もし、この働きがなくなればプロトン勾配は解消されず、それによって、電子伝達を遅くすることが予想される。そこで、KEA3を欠失した変異株、kea3-1 とkea3-2を取得し、ABAによる気孔閉鎖と活性酸素の発生を測定した。その結果、この変異体ではABAを添加しても、活性酸素の発生は対象と変わらず、気孔も閉鎖しなかった。この事実は、ABAがKEA3に作用し、K+とH+の交換輸送を促進し、電子伝達を増大させることを意味している。
このことを証明するため、表皮を用いて孔辺細胞葉緑体のクロロフィル蛍光を測定し、実際に、ABAによってプロトン勾配が解消され、電子伝達が促進されるかどうかの、測定を行った。しかし、現時点では、表皮の孔辺細胞葉緑体の含量が少なく、明確な結果は得られていない。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

コロナ禍で円滑な実験が進まなかった。その分、ネット上で議論し、論文を投稿するのに注力した。しかし、論文公表には実施の必要のある実験が残っている。

Strategy for Future Research Activity

実績報告書のなかに記した、クロロフィル蛍光の測定を、その道の専門家と協力して進める。また、CCCP、NH4Clに加えて、K+を輸送するnigericin の効果を調べ、より直接的な結果を得る。

Causes of Carryover

コロナ禍により、論文の執筆以外に、実験等をすすめることに困難がともなった。そのため、消耗品等の消費が抑えられた。