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

以质外体环境阐明完整叶片气孔开闭控制机制的分子基础

• 批准号: 20J00392
• 负责人: 安藤 英伍
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-24 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J00392/
• 关键词: 気孔応答; シロイヌナズナ; 細胞膜H+-ATPase

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/）。

The existence of pores in the epidermis of plants and openings under light (especially cyan light and red light) promote the synthesis of diacidified carbon. When the concentration of carbon dioxide increases, plants close their pores and prevent water loss. Cell membrane H+-ATPase (hereinafter H+-ATPase) in the pore opening and C-terminal acidification control system is activated. Study on the mechanism of photosynthesis, the mechanism of intracellular environmental changes, the mechanism of acidification of H+-ATPase, and the mechanism of pore opening and closing 1. Photosynthesis-dependent H+-ATPase acidification prior to production, mesophyll photosynthesis causes sugar pore cell H+-ATPase acidification induced by the possibility of detection, metabolism and H+-ATPase acidification related to the possibility of To investigate the inhibition of H+-ATPase acidification in the presence of inhibitors for the transport of glucose and glucose. H+-ATPase is the most important enzyme in the enzyme. The results of this report have not yet been revealed. In the future, academic journals will be submitted to the current preparation. 2. The causes of the cessation of diacidified carbon synthesis by H +-ATPase deacidification and the induction of diacidified carbon concentration in leaves were reported by New Phytologist. Ando et al.(2000), A. et al.(2000), A. New Phytol. 236: 2061-2074, 2022）。This work was published by the University of Tokyo (https://www.s-tokyo.ac.jp/ja/press/2022/8083/).

项目成果

タイプ2CプロテインホスファターゼDクレードによる気孔開度制御

2C型蛋白磷酸酶D进化枝对气孔开放的调节

• 发表时间: 2023
• 作者: Ryosuke Nishimura;Kagayaki Kato;Misako Saida;Yasuhiro Kamei;Masahiro Takeda;Hiromi Miyoshi;Yutaka Yanagita;Yu Amano;Shigenobu Yonemura;木下大地，水谷未耶，榊原拓，村上公亮，丹下昭憲，安藤英伍，木下俊則
• 通讯作者: 木下大地，水谷未耶，榊原拓，村上公亮，丹下昭憲，安藤英伍，木下俊則

Image-Based Quantification of <i>Arabidopsis thaliana</i> Stomatal Aperture from Leaf Images

基于图像的叶子图像中的拟南芥气孔孔径定量

• DOI: 10.1093/pcp/pcad018
• 发表时间: 2023
• 期刊: Plant and Cell Physiology
• 影响因子: 4.9
• 作者: Takagi Momoko;Hirata Rikako;Aihara Yusuke;Hayashi Yuki;Mizutani-Aihara Miya;Ando Eigo;Yoshimura-Kono Megumi;Tomiyama Masakazu;Kinoshita Toshinori;Mine Akira;Toda Yosuke
• 通讯作者: Toda Yosuke

University of Tartu(エストニア)

塔尔图大学（爱沙尼亚）

高CO2下の気孔閉口制御に関わる葉肉シグナルの解析

高CO2条件下与气孔关闭控制相关的叶肉信号分析

• 发表时间: 2023
• 作者: 森川 龍;安藤 英伍;寺島 一郎
• 通讯作者: 寺島 一郎

CO2 による孔辺細胞の細胞膜 H+-ATPase の急速な脱リン酸化を通じた気孔閉鎖促進

CO2 通过保卫细胞质膜 H+-ATP 酶的快速去磷酸化促进气孔关闭

• 发表时间: 2023
• 作者: 加藤 弘樹;片山 大輔;大江 一弘;角永 悠一郎;黄 栩昊;下山 敦史;樺山 一哉;深瀬 浩一;畑澤 順;安藤英伍，Hannes Kollist，深津孝平，木下俊則，寺島一郎
• 通讯作者: 安藤英伍，Hannes Kollist，深津孝平，木下俊則，寺島一郎