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

植物叶片质膜H-ATP酶光合作用依赖性激活的调控机制和生理功能。

基本信息

批准号：
19J20450
负责人：
木下悟
金额：
$ 1.6万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

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。

质膜质子泵是一种主动将质子（H+）运输到细胞外部的酶。质子的细胞外转运会酸化细胞外，另外支持存在于细胞膜中的营养转运蛋白的质子偶联的转运。因此，细胞膜质子泵是植物细胞延伸和营养等物质运输的必不可少的酶。先前的研究已经知道，细胞膜质子泵是通过特定环境刺激（即蓝光，生长素等）开始激活的。在叶子中，我们实验室的最新研究表明，光合产生的蔗糖激活了细胞膜质子泵。植物通过接收阳光和进行光合作用来产生能源资源，例如蔗糖，但是从蔗糖开始的信号转导，由于其与糖代谢的复杂关系，通常不清楚。因此，应阐明本研究问题，以确定哪种信号传导是细胞膜质子泵的激活，该质子泵的激活取决于光合糖，以及在叶片中激活细胞膜质子泵的生理意义。通过阐明这两个问题，我们将阐明植物中的新生理反应机制。在2021年，我们详细研究了拟南芥中的细胞膜质子泵如何被糖激活，并缩小了信号途径的范围，表明1）1）糖酵解途径和下游途径是细胞膜质子质子泵的激活和2）两种机制的激活响应细胞蛋白泵的激活而需要的。已经获得了有关氮摄取促进效应的生理意义的数据，这些结果目前正在国际杂志中进行编译和发布。