アポプラスト環境に着目した無傷葉の気孔開閉制御機構の分子基盤の解明

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植物の表皮に存在する気孔は、光（特に青色光および赤色光）の下で開口して光合成に必要な二酸化炭素の取り込みを促進する。一方で暗黒下や二酸化炭素濃度の上昇に際しては、植物は気孔を閉鎖して自身からの水分損失を防いでいる。気孔開口は、C末端のリン酸化制御により活性化される孔辺細胞の細胞膜H+-ATPase (以下H+-ATPase)により駆動される。光合成に起因する葉内環境の変化を通じたH+-ATPaseのリン酸化制御と気孔開閉について以下の通り研究を遂行した。1.光合成依存的なH+-ATPaseリン酸化前年度までに、葉肉光合成に起因する糖が孔辺細胞のH+-ATPaseのリン酸化を誘導する可能性について検討し、スクロース代謝がH+-ATPaseのリン酸化に関わる可能性が示唆された。そこで、解糖系やミトコンドリアの基質取り込み輸送体の阻害剤を用いてスクロースによるH+-ATPaseのリン酸化を阻害するかを調査した。また、スクロースによるH+-ATPaseのリン酸化が気孔開口に必要であるか、遺伝学的な解析を行った。これらの結果については未発表であるため本報告書においては割愛する。今後の学術誌への投稿に向けて現在準備中である。2.二酸化炭素によるH+-ATPase脱リン酸化光合成の停止に起因する葉内二酸化炭素濃度の上昇がH+-ATPaseの脱リン酸化を誘導する現象についてNew Phytologist誌へ投稿した。査読者からの意見に従い、孔辺細胞プロトプラストを用いた新奇の生化学実験を含む改訂を行い、上記雑誌に受理された（Ando et al., New Phytol. 236: 2061-2074, 2022）。本成果は東京大学よりプレスリリースも行った（https://www.s.u-tokyo.ac.jp/ja/press/2022/8083/）。