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通过使用叶面温度作为指示器，通过高通量筛选技术分离出气孔的二氧化碳反应异常。 CDI4的致病基因编码了磷脂酰乙醇胺合成途径的速率限制酶PECT1。据报道，PECT1对于植物的胚胎发育至关重要，但其在气孔的环境反应中的作用尚不清楚。在CDI4中，磷脂酰乙醇胺含量降低，气孔的二氧化碳反应以及对光和霉菌毒素fusicoccin的反应也减少了。由于PECT1在所有组织，后卫细胞中都表达，因此创建了特异性抑制PECT1表达的线，并检查了气孔响应，并减少了气孔开放响应，类似于CDI4的响应。该结果表明在护卫细胞中表达的PECT1调节气孔的开头响应。为了阐明PECT1在气孔开口中的功能，我们专注于细胞膜质子ATPase，该质子ATPase被光激活并驱动了气孔开口。由于检查细胞膜质子ATPase的表达水平和定位，CDI4和野生型之间没有发现显着差异。此外，CDI4突变对fusicoccin和质子泵的激活没有对质子ATPases磷酸化的影响。这些结果表明，磷脂酰乙醇胺是一种磷脂，可调节通过独立于细胞膜质子ATPase的途径开放的气孔，表明磷脂酰乙醇胺起了新作用。