エリシターによって誘導される孔辺細胞内カルシウムシグナル伝達ネットワークの解明

阐明激发子诱导的保卫细胞内钙信号网络

基本信息

批准号：
14J07977
负责人：
叶文秀
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Okayama University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2014
资助国家：
日本
起止时间：
2014-04-25 至 2016-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

陸生高等植物の葉の表皮に存在する気孔は、1組の孔辺細胞から形成される孔であり、ガス交換する重要な器官である。しかし、気孔は多くの植物微生物の侵入経路となる。微生物の侵入を阻害するために、孔辺細胞は微生物由来エリシターを認識し、気孔が閉じる。近年の研究により、エリシターに誘導されるその防衛応答は高等植物において広く保存されていることが明らかとなった。そのため、エリシター誘導気孔閉口の制御が植物の微生物耐性を強化する新たな手法として注目されている。しかし、エリシター誘導気孔閉口に関する研究は始まったばかりで、気孔閉口において重要なイオンチャネルの制御もほとんど不明のままである。気孔閉口においてカルシウム依存的な経路は重要な役割を果たす。本研究は、エリシターによって誘導される孔辺細胞内カルシウムシグナル伝達ネットワークの解明を目的とした。これまでに、申請者は酵母エリシターによる気孔閉口に重要であるカルシウム依存性キナーゼCPK6とカルシウム非依存性キナーゼOST1を同定した。しかし、酵母エリシターはエリシターの混合物であり、その研究から得た成果の普遍性を調べる為に、精製した酵母エリシターの成分による孔辺細胞での信号伝達の解明が必要となる。そこで本研究では、酵母エリシターに含まれるキチンによって誘導される孔辺細胞内カルシウムシグナル伝達ネットワークの解明を目的とした。本年度の成果として、精製したキチンオリゴ糖が、孔辺細胞において細胞質カルシウム濃度上昇、原形質膜カルシウム透過性チャネルとS型アニオンチャネルの活性化を誘導することを明らかにした。また、キチンオリゴ糖による気孔閉口にはCPK6とOST1が必要であることを解明した。これらの結果から、CPK6とOST1が孔辺細胞における様々な真菌由来のエリシター信号伝達に必要であることがさらに示唆された。

气孔存在于高等陆生植物叶子的表皮中，是由一对保卫细胞形成的气孔，是进行气体交换的重要器官。然而，气孔是许多植物微生物的进入途径。为了抑制微生物入侵，保卫细胞识别微生物激发子并关闭气孔。最近的研究表明，激发子诱导的防御反应在高等植物中广泛保守。因此，控制诱导子诱导的气孔关闭作为增强植物微生物抗性的新方法引起了人们的关注。然而，对于激发子诱导的气孔关闭的研究才刚刚开始，对于气孔关闭起重要作用的离子通道的调节仍知之甚少。钙依赖性途径在气孔关闭中发挥重要作用。本研究旨在阐明激发子诱导的保卫细胞内钙信号网络。迄今为止，申请人已经鉴定了钙依赖性激酶CPK6和钙非依赖性激酶OST1，它们对于酵母激发子的气孔关闭很重要。然而，酵母诱导子是多种诱导子的混合物，为了检验本研究结果的普适性，有必要阐明纯化的酵母诱导子成分在保卫细胞中的信号转导作用。因此，在本研究中，我们旨在阐明酵母诱导子中所含的几丁质诱导的保卫细胞内钙信号网络。今年的结果表明，纯化的甲壳寡糖可诱导细胞质钙浓度增加，并激活保卫细胞中的质膜钙渗透通道和S型阴离子通道。我们还发现 CPK6 和 OST1 是几丁质寡糖关闭气孔所必需的。这些结果进一步表明，CPK6 和 OST1 是保卫细胞中各种真菌激发子信号传导所必需的。