気孔装置におけるCO2応答の分子基盤の解明

阐明气孔器中二氧化碳反应的分子基础

基本信息

批准号：
20H03279
负责人：
射場厚
金额：
$ 11.4万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H03279/
关键词：
二酸化炭素気孔野生系統 CO2

项目摘要

気孔の二酸化炭素応答に異常をもつシロイヌナズナ変異体cdi4は、葉面温度を指標にしたハイスループットスクリーニング技法により単離された。cdi4の原因遺伝子はホスファチジルエタノールアミン合成経路の律速酵素PECT1をコードしていた。PECT1は、植物の胚発生に必須であると報告されているが、気孔の環境応答における役割は知られていない。ホスファチジルエタノールアミン含量が減少したcdi4において、気孔の二酸化炭素応答は、光及びカビ毒フシコクシンに対する応答と共に低下していた。PECT1は孔辺細胞を含む全ての組織で発現していたため、孔辺細胞特異的にPECT1の発現を抑制した系統を作成し、気孔応答を調べた結果、cdi4と同様に気孔の開口応答が低下していた。この結果は、孔辺細胞で発現するPECT1が気孔の開口応答を制御することを示している。気孔開口におけるPECT1の機能を明らかにするため、光によって活性化され、気孔開口を駆動する細胞膜プロトンATPaseに着目した。細胞膜プロトンATPaseの発現量や局在を調べた結果、cdi4と野生型との間に顕著な違いは見られなかった。さらにフシコクシンによるプロトンATPaseのリン酸化やプロトンポンプ活性化においてもcdi4変異の影響はなかった。これらの結果から、ホスファチジルエタノールアミンは細胞膜プロトンATPaseとは独立した経路で気孔開口を制御するリン脂質であることが分かり、ホスファチジルエタノールアミンの新たな役割が示された。

拟南芥突变体cdi4具有异常的气孔二氧化碳反应，是通过以叶温为指标的高通量筛选技术分离出来的。负责 cdi4 的基因编码 PECT1，PECT1 是磷脂酰乙醇胺合成途径中的限速酶。据报道，PECT1 对于植物胚胎发育至关重要，但其在气孔环境反应中的作用尚不清楚。在 CDI4 中，磷脂酰乙醇胺含量减少，气孔二氧化碳反应以及对光和霉菌毒素梭菌素的反应也减少。由于 PECT1 在包括保卫细胞在内的所有组织中表达，因此我们创建了一个 PECT1 的保卫细胞特异性表达受到抑制的品系，并研究了气孔反应。结果，气孔开放反应与 CDI4 的情况类似。。该结果表明保卫细胞中表达的PECT1控制气孔开放反应。为了阐明 PECT1 在气孔打开中的功能，我们重点研究了由光激活并驱动气孔打开的细胞膜质子 ATP 酶。检查质膜质子ATP酶的表达水平和定位的结果是，CDI4和野生型之间没有发现显着差异。此外，CDI4 突变对质子 ATP 酶磷酸化或 Fusicoccin 的质子泵激活没有影响。这些结果表明，磷脂酰乙醇胺是一种通过独立于细胞膜质子 ATP 酶的途径控制气孔开放的磷脂，表明磷脂酰乙醇胺的新作用。