超高濃度CO_2ガス環境下における気孔の挙動

超高浓度CO_2气体环境下的孔隙行为

基本信息

批准号：
10760152
负责人：
荊木康臣
金额：
$ 1.28万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1998
资助国家：
日本
起止时间：
1998 至 1999
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、数%オーダーのCO_2ガス(以下、超高濃度CO_2ガス)により気孔が開口するメカニズムについて、孔辺細胞内のpH変化からアプローチするために、1)超高濃度CO_2ガスにより気孔が開口する条件の確立、2)気孔開度と孔辺細胞のpHをin situ測定するためのシステムの開発を主に行った。前年度において環境制御下でCO_2濃度のみを変えたガスを切り取っていないバレイショの葉に吹き付けることで気孔の開口を確認している。そこで本年度は、バレイショの葉片を、超高濃度CO_2ガスで飽和した溶液に浸すことで、超高濃度CO_2ガスの影響を調べたところ、気孔の開口は認められなかった。すなわち、超高濃度CO_2ガスの気孔への影響は、切り取っていない葉において、in situで調べる必要があることが示唆された。そこで、切り取っていない葉に対し気孔開度と孔辺細胞のpHを同時に測定するシステムの開発を試みた。このシステムでは、植物の葉を切り取っていない状態で共焦点レーザー走査顕微鏡のステージ上に固定し、ガス濃度を制御した空気を葉に吹き付けながら、気孔開度の変化および蛍光を測定することが可能である。実験材料にはバレイショの幼苗を用いた。まずこのシステムで、切り取っていない葉において超高濃度CO_2による気孔の開口が認められることを確認した後、pH測定を試みた。蛍光プローブには、前年度切り取った葉片において孔辺細胞のpH測定の可能性が示されたSNARF1/AMを用い、何種類かの導入法(葉柄へのインジェクション、茎へのインジェクション、葉への散布、養液中に混入し供給)を試みたが、どの方法においても蛍光プローブの孔辺細胞内への導入は難しく、pH測定には至らなかった。

在本研究中，我们研究了保卫细胞内的pH变化引起的百分之几的CO_2气体（以下称为超高浓度CO_2气体）导致气孔打开的机制。我们主要建立了气孔打开的条件。 2) 开发了气孔孔径和保卫细胞 pH 值原位测量系统。通过在环境控制下向未切割的马铃薯叶子喷洒仅改变前一年CO_2浓度的气体来确认气孔的开放。因此，今年我们通过将马铃薯叶片浸泡在超高浓度CO_2气体饱和溶液中来研究超高浓度CO_2气体的影响，没有发现气孔打开。换言之，建议应在未切割的叶片上原位研究超高浓度CO_2气体对气孔的影响。因此，我们试图开发一种同时测量未切割叶子上的气孔孔径和保卫细胞 pH 值的系统。利用该系统，可以将未切割的植物叶子固定在共焦激光扫描显微镜的平台上，并在将受控气体浓度的空气吹到叶子上的同时测量气孔开口和荧光的变化。以马铃薯幼苗为实验材料。首先，使用该系统，我们确认在未切割的叶子中观察到由于极高浓度的 CO_2 导致的气孔打开，然后尝试测量 pH 值。使用的荧光探针是SNARF1/AM，它已被证明能够测量前一年切下的叶片中保卫细胞的pH值，尝试将荧光探针引入保卫细胞（喷雾、在营养液中混合）。但无论采用何种方法，都很难将荧光探针引入保卫细胞，并且无法进行pH测量。