植物における純粋な二酸化炭素シグナル伝達機構の探索

植物中纯二氧化碳信号机制的探索

• 批准号: 12J03688
• 负责人: 門田 慧奈
• 金额: $ 1.73万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2012
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2012-04-01 至 2015-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12J03688/
• 关键词: 気孔; 二酸化炭素; アブシジン酸; シグナル伝達; CO_2; サーモグラフィ

平成26年度では、25年度に選抜した9系統の変異体のうち、まだ原因遺伝子が不明であり、且つ特に興味深い形質をもつ3系統について、遺伝学的マッピングおよび次世代シーケンスの手法を用いて原因遺伝子の同定を行った。このうち1系統ついては、実験が進んだ結果、既知の気孔開閉応答関連遺伝子が原因遺伝子である可能性が高まった。一方残りの2系統のうち1系統では、既知ではあるもののこれまで気孔開閉応答との関連は報告されていなかった遺伝子においてナンセンス変異が起こっていることが判明した。さらにもう1系統でも同じく気孔応答との関連が報告されていなかった遺伝子または未知のタンパク質をコードする遺伝子にミスセンス変異が起こっていることが分かった。このことから本研究の主目的の大部分が達成できたと考える。また本研究の一環としてシロイヌナズナエコタイプの気孔応答性解析も行っている。平成26年度では、巨大気孔をもつ4倍体エコタイプMe-0が通常の4倍体（Col4倍体）よりも高いガス交換能を示す理由を調べるため、孔辺細胞内のイオンバランスや遺伝子発現レベルを比較した。その結果Me-0ではCol4倍体に比べリンゴ酸含量が高くなっており、また防御応答関連遺伝子群の発現低下および細胞壁弛緩関連遺伝子群の発現上昇が見られた。このことからMe-0では巨大気孔を開くために生理的且つ遺伝子的な変化が起こっている可能性が示唆された。この研究成果は現在論文にまとめている最中である。さらに別のエコタイプを用いた研究で、二酸化炭素応答性の低いエコタイプ複数系統間で環境シグナルの種類による気孔応答性の違いを比較をするという試みを行った。その結果、調査した3系統のエコタイプで共通して、環境シグナルの種類によってシグナルネットワークのクロストークに偏りが見られるという興味深い知見を得た。この研究成果は学術誌に掲載済みである。

2014年，在2013年选出的九种突变体中，有三种菌株，其致病基因仍然未知，并且使用遗传学映射和下一代测序技术鉴定出特别有趣的特征。实验的结果是，与气孔开放/闭合反应相关的已知基因的可能性较高。另一方面，其余两种菌株之一表明，废话突变发生在已知但未报道的与气孔开/闭合反应相关的基因中。此外，发现在另一种菌株中发生了错义突变，这些菌株据报道与气孔反应或编码未知蛋白质的基因有关。这表明这项研究的大多数主要目标都是实现的。作为这项研究的一部分，我们还对拟南芥生态型进行了气孔反应分析。在2014年，我们比较了后卫细胞中的离子平衡和基因表达水平，以研究为什么具有巨大气孔的ME-0比常规四倍体（Col Tetraploids）具有更高的气体交换能力。结果，ME-0的苹果酸含量高于colt二磷酸，发现与防御反应相关的基因组的表达和细胞壁弛豫相关基因组的表达增加了。这表明在ME-0中可能发生生理和遗传变化以打开巨大气孔。目前，该研究发现正在汇编。在另一项使用生态型的研究中，我们试图根据多种二氧化碳反应性低的多种生态型之间的环境信号类型来比较气孔反应的差异。结果，我们获得了有趣的发现，即研究了三种生态型的三种生态型，它们根据环境信号的类型而在信号网络中偏向串扰。这项研究的结果已发表在学术期刊上。

项目成果

サーモグラフィ測定により見いだされた巨大気孔をもつシロイヌナズナエコタイプMe-0

热成像测量发现具有巨大孔隙的拟南芥生态型 Me-0

• 发表时间: 2014
• 作者: 門田 慧奈;祢冝 淳太郎;石垣 元気;荒木 啓充;高橋 將;石川 忍;橋本（杉本） 美海;久原 哲;明石 良;後藤 伸治;射場 厚
• 通讯作者: 射場 厚

気孔応答に特徴のあるシロイヌナズナエコタイプの解析

具有独特气孔反应的拟南芥生态型分析

• 发表时间: 2013
• 作者: 高橋 將;小西 史高;門田 慧奈;袮冝 淳太郎;後藤 伸治;射場 厚
• 通讯作者: 射場 厚

Stomatal features and responses to environmental signals in the Arabidopsis Me-0 ecotype

拟南芥 Me-0 生态型的气孔特征及其对环境信号的响应

• 发表时间: 2012
• 作者: Konno;A.;Romero;T.;et al.;Keina Monda
• 通讯作者: Keina Monda

Diversity of stomatal responses to different environmental conditions in Arabidopsis thaliana ecotypes.

拟南芥生态型中气孔对不同环境条件的反应多样性。

• 发表时间: 2014
• 作者: Sho Takahashi;Keina Monda;Juntaro Negi;Fumitaka Konishi;Shinobu Ishikawa;Mimi Hashimoto-Sugimoto;Nobuharu Goto;Koh Iba
• 通讯作者: Koh Iba

シロイヌナズナエコタイプMe-0の巨大気孔の環境応答性

拟南芥生态型Me-0巨型气孔的环境响应

• 发表时间: 2013
• 作者: 門田 慧奈;祢冝 淳太郎;荒木 啓充;高橋 將;石川 忍;橋本（杉本） 美海;後藤 伸治;久原 哲;射場 厚
• 通讯作者: 射場 厚