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気孔 開口を大 くし 植物 生産 増 成
－有用植物 収 増 や植物を利用したＣＯ 削減 期待－
屋大学 ン ー 生 分子研究所 WPI-ITbM 木 俊則教授 ワン ン研究員 気孔
注
開 大 く こ 合成 植物 生産 増 せ 技 術 開発
気孔 植物 け Ｃ 唯一 込 植物 盛 合成
注
行 い 時 Ｃ 気孔 込 気孔 い 生 抵抗 気孔抵抗
注
Ｃ
込 制限 い 気孔 大 く開 せ こ
植物 生産 向 期待 こ 気孔開 制御 技術 報告
い せ
本研究グ ー 気孔 開 せ 原動力 細胞膜 ロ ン ン
注
シロ ナ ナ
注
気孔 増 せ こ 気孔 開 ％ 大 く こ 発見 そ 結果 植物 Ｃ 吸 合成 約 ％向 生産 ． ～
． 倍増 こ 明
後 こ 技術 用い こ 農作物やバ 燃料用植物 生産 増 や 植物 利用 Ｃ 削減 応用 期待 本研究成果 米国科学誌 Proc. Natl. Acad.
Sci. USA 米国科学 ー紀要 近く掲載 立 成25 12 23日
米国時間 ン ン速報版 公開
背景
植物 合成 行うこ 私 農作物 提供 け く Ｃ 吸 地球環境 整え い 植物 け 唯一 Ｃ 込 い 植物
表面 存在 気孔 孔 あ 気孔 太陽 開 合成 必
要 Ｃ 込 い 図 こ 研究 気孔開
青色 容体 ロ ン
注
気孔開 駆動力 形成 細胞膜 ロ ン ン や内 向 整流性 ウ チ
注
関与 明 図
植物 太陽 盛 合成 行 い 多く Ｃ 必要
気孔 孔 通 際 生 抵抗 気孔抵抗 Ｃ 込 主要 制限要因
植物 合成 制限 い こ 知 い 植物 合成活性
向 せ 気孔 開 具合 大 く 気孔抵抗 せ こ
解決法 考え こ 人 的 気孔 開 大 く 技術
開発 い せ
研究 内容
本研究 こ 研究 明 気孔開 応 関わ 主要
因子 青色 容体 ロ ン 細胞膜 ロ ン ン 内向 整流性 ウ チ 図 気孔 構成 孔辺細胞 発現 誘 こ 知 い ＧＣ ロ ーター 用い 孔辺細胞 け 発現 昇 せ気孔開 促進 せ こ
う 調 そ 結果 気孔開 駆動力 形成 細胞膜 ロ ン
ン 孔辺細胞 発現 増 せ こ 気孔開 通常 ％大
く こ 発見 図
詳細 解析 進 こ ロ ン ン 過剰発現株 Ｃ 吸
合成活性 約 ％増 図 植物 生産 ． 〜 ． 倍増 こ
明 図 過剰発現株 生株 様 乾燥応答や乾燥耐
性 見 こ こ 過剰発現株 生株 様 水分環境 生育可能 あ こ 示 い 一方 そ 他 因子 場合 植物 生産 増 直接結び
いこ わ
以 結果 細胞膜 ロ ン ン 気孔開 制限因子 あ 気孔開度 合成
生産 制限要因 あ こ 実証 初 成果 本研究
人 的 気孔 開 大 く こ 植物 生産 増 せ こ 世界 初 成
成果 意義
本研究 気孔 構成 孔辺細胞 け 細胞膜 ロ ン ン 発現 増 せ こ 気孔 開 大 く 植物 Ｃ 吸 生産 増 せ こ 可
能 乾燥 対 応答性 生株 変わ いこ 後 こ
技術 利用 こ 農作物やバ 燃料用植物 生産 増 大い 期待 植物 利用 Ｃ 削減 応用 考え 昨 問題 い 地球 Ｃ 増 問題 解決 貢献 こ 期待
3 図
図 ツユクサ表皮 気孔 写真 気孔 働
気孔 光照射 よ 開口し 乾燥 曝さ 植物ホ ン・ア ン酸 作用 よ 閉鎖し す 気孔 光合成 必要 唯一 ＣＯ 込 口 い す
図 光 よ 気孔開口 分子 カ
太陽光 含 青色光 ォ ン 容さ 細胞膜 ンポン を活性 化し カ ウ 込 駆動力を形成し す 細胞内 大 込 たカ ウ 浸透圧を上昇させ 水 込 孔辺細胞 体積 増 す こ 気孔 開口し す
図 生株 ンポン 過剰発現株 光照射後 典型的 気孔開度 比較 ンポン 過剰発現株 光照射後 生株よ 常 大 気孔開度を示し す
図 生株 ンポン 過剰発現株 ＣＯ 吸収 光合成活性 比較
ンポン 過剰発現株 生株よ 約 ％高いＣＯ 吸収 光合成活性 を示 し す
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図 イ 生株 ンポン 過剰発現株 植物体 表現型 比較 ンポン 過剰発現株 生株 比べ ひ 回 大 く育ち Ａ～Ｃ 播種後 日目 おい 地上部 生 乾燥 － ％増 し した 播種後 日 目 おい 花茎 長く 多く 花を け 種子 収 増 し した 種子や莢 を含 花茎 乾燥 生株 比べ － ％増 し い した
用語解説 注 気孔
植物 表皮 存在 一対 孔辺細胞 形成 孔 植物 気孔 通 大気
交換 行 い 孔辺細胞 環境シグナ 応答 体積 変
化 せ 気孔開度 調節 い
注 合成
植物 葉緑体や 合成色素 生物 行わ 化学 応 Ｃ 水
ギー 利用 炭素化合物 酸素 生 出 地球 動物 植
物 合成 作 出 炭素化合物 ギー源 生 い
注 気孔抵抗
大気 Ｃ 込 や気孔 蒸散 際 気孔 い 生 拡散抵抗 気
孔 大 く開 気孔抵抗 気孔 閉 気孔抵抗 大 く
注 細胞膜 ロ ン ン
ＡＴ ギー 細胞 内側 外側 水素 ン 輸送 一次輸送体
細胞膜 形成 水素 ン 濃度勾配 物質 輸送 二次輸
送体 駆動力 利用 い 気孔孔辺細胞 い 青色 活性化
ウ 込 駆動力 形成 気孔開 引 起こ こ 知 い
注 シロ ナ ナ
ナ科 一 草 ゲ サ く 世代期間 短く 室内 栽培 可
能 形質転換 容易 生物 利 多く備え い 植物
生物 盛 研究 用い い 植物 初 全ゲ
解読 終了
注 青色 容体 ロ ン
植物特 容体 気孔開 容体 機能 ロ
ン 気孔開 他 屈性や葉緑体 定 運動 容体 機能 こ
知 い
注 内向 整流性 ウ チ
細胞膜 存在 細胞膜 ロ ン ン 働 引 起こ 膜電
過分極 応答 開 細胞 ウ 込 行い
7 掲載雑誌 論文 著者
掲載雑誌：Proc. Natl. Acad. Sci. USA 米国科学 ー紀要
論文 ：Overexpression of plasma membrane H+-ATPase in guard cells promotes light-induced stomatal opening and enhances plant growth 気孔開 促進 植物 生産 向
著者：Yin Wang, Ko Noguchi, Natsuko Ono, Shin-ichiro Inoue, Ichiro Terashima, Toshinori Kinoshita (ワン ン 航 奈津子 井 晋一郎 寺島一郎 木 俊則)
