Regulatory mechanism and physiological function of photosynthesis- dependent activation of plasma membrane H+-ATPase in plant leaves.

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細胞膜プロトンポンプは細胞外へプロトン(H+)を能動輸送する酵素である。プロトンの細胞外への輸送が細胞外を酸性化し、加えて、細胞膜に存在する栄養物質輸送体のプロトン共役型輸送を支えている。そのため、細胞膜プロトンポンプは植物細胞の伸長や栄養などの物質輸送に必須の酵素である。細胞膜プロトンポンプは特定の環境刺激（i.e. 青色光、オーキシンetc.）から始まるシグナル伝達を通して活性化されることが過去の研究で知られている。葉では、光合成で産生されたショ糖が細胞膜プロトンポンプを活性化することが当研究室の近年の研究によって新たに示されている。植物は太陽光を受け光合成を行うことでショ糖などのエネルギー資源を産生しているが、ショ糖から始まるシグナル伝達は、その複雑な糖代謝との関係から未解明な部分が多い。そのため、本研究は光合成糖依存的な細胞膜プロトンポンプ活性化が、どのようなシグナル伝達を経由しているのか、また、葉で細胞膜プロトンポンプが活性化されることにどのような生理的意義があるのかを解明すべき疑問としている。これら２つの疑問を解明することで、植物の新たな生理応答機構を明らかにする。２０２1年度はシロイヌナズナの細胞膜プロトンポンプが糖によって活性化される様式を詳しく調べ、シグナル経路の絞り込みにより、1) 解糖経路とその下流の経路が細胞膜プロトンポンプ活性化に必要である事、2) 細胞膜プロトンポンプの活性化には短期的な応答と長期的な応答２つの機構の存在を提唱した。生理的意義に関しても窒素取り込み促進効果について議論できるデータを得られたため、現在、これらの結果を取りまとめ国際誌に投稿中である。