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

保卫细胞叶绿体参与脱落酸关闭气孔

基本信息

批准号：
18K06292
负责人：
島崎研一郎
金额：
$ 2.83万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

植物にABAを与えると、あるいは、植物を乾燥ストレスにさらすと根で合成されたABAが葉に運ばれ、気孔が閉鎖する。このABAの気孔閉鎖に孔辺細胞葉緑体の生成する活性酸素が関与することを検討している。これまで、光のある条件でソラマメ表皮にABAを加えると、孔辺細胞葉緑体周囲に活性酸素が増大し、気孔が閉鎖すること、さらに、あらかじめ光合成電子伝達阻害剤DCMUを加えておくと、ABAによる活性酸素の増大と気孔閉鎖が抑えられることから、孔辺細胞葉緑体の光合成電子伝達系が生じる活性酸素が、気孔閉鎖を誘発すると考えた。本研究では光合成電子伝達系のどの成分がこの応答に関与しているかを決定する目的で、以下の実験を行い、葉緑体に存在する、K+/H+交換輸送体が活性酸素の生成に寄与することを示した。以下の結果が得られた。まず、K+/H+交換輸送体の変異体を取得し、ABA添加による活性酸素と気孔閉鎖を調べた。その結果、この変異体ではABAによる活性酸素の生成と気孔閉鎖の両方が抑制された。このことを確認するため、この変異体に、K+/H+交換輸送を引き起こすナイジェリシンを加えると、活性酸素の生成と気孔閉鎖が回復した。さらに、活性酸素は光化学系１で生成することから、光化学系Iから電子を受容し、活性酸素の生成を抑える働きのある循環的リン酸化反応を促進するため、フェナジンメタスルフェイト（PMS）を加え、その効果を調べた。ABAによる活性酸素の生成はPMSに抑えられ、気孔閉鎖も阻害された。以上のことから、孔辺細胞葉緑体のK+/H+交換輸送体が気孔閉鎖を制御することが示されたが、どのような経路でABAがK+/H+交換輸送体を活性化するのか不明で、今後の課題である。

当植物被给予ABA或暴露于干旱胁迫时，将根合成的ABA转移到叶子上，闭合气孔。我们正在研究护卫细胞叶绿体产生的活性氧的参与，在ABA的气孔闭合中。 Up until now, when ABA is added to the broad bean epidermis under light conditions, active oxygen increases around guard cell chloroplasts, closing the stomata, and adding DCMU beforehand to the photosynthetic electron transfer inhibitor, suppresses the increase in active oxygen caused by ABA and stomata closure, and therefore, the active oxygen produced by guard cell chloroplasts induces stomata closure.在这项研究中，我们进行了以下实验，以确定该反应参与了光合电子传输系统的哪些组成部分，表明叶绿体中存在的K+/H+交换器有助于产生活性氧。获得以下结果：首先，获得K+/H+交换转运蛋白的突变体，并通过添加ABA检查了活性氧和气孔闭合。结果，该突变体抑制了ABA的活性氧的产生和气孔闭合。为了确认这一点，添加导致K+/H+交换转运的粘霉素，恢复了活性氧的产生和气孔闭合。此外，由于在光系统1中产生了活性氧，因此添加了苯嗪偏硫酸盐（PMS），以促进循环磷酸化反应，这些反应接受来自光系统I的电子并抑制活性氧的产生，并添加了苯丙胺硫酸盐的效果（PMS）。 PMS抑制了ABA活性氧的产生，并且还抑制了气孔闭合。从上面可以看出，后卫细胞叶绿体中的K+/H+交换器调节了气孔闭合，但目前尚不清楚ABA如何激活K+/H+交换器载体，并且是未来的挑战。

项目成果

期刊论文数量（2）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Guard cell photosynthesis is crucial in abscisic acid-induced stomatal closure

DOI：
10.1002/pld3.137
发表时间：
2019-05-01
期刊：
PLANT DIRECT
影响因子：
3
作者：
Iwai, Sumio;Ogata, Sho;Shimazaki, Ken-ichiro
通讯作者：
Shimazaki, Ken-ichiro

アブシジン酸誘導性気孔閉鎖における光合成電子伝達系の重要性

光合电子传递链在脱落酸诱导气孔关闭中的重要性

DOI：
发表时间：
2018
期刊：
影响因子：
0
作者：
山田直隆;岩井純夫;緒方翔;新北大樹;遠城道雄;園池公毅;島崎研一郎
通讯作者：
島崎研一郎

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DOI：
发表时间：
2012
期刊：
影响因子：
0
作者：
山内翔太;武宮淳史;島崎研一郎
通讯作者：
島崎研一郎

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DOI：
发表时间：
2006
期刊：
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影响因子：
0
作者：
木下俊則;島崎研一郎;Yusaku Yamada;Tsuboi et al.;Masahiro Ohta;Kanegae et al.;Iwata et al.;Narikawa et al.;Noriaki Oyabu;Zikihara et al.;Oscar Custance;Nakasone et al.;Seizo Morita;Yoshihara et al.;森田清三;Kong et al.;長谷あきら
通讯作者：
長谷あきら