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気孔開口の鍵因子を発見
〜農作物 乾燥耐性や成長 制御 新た 技術開発 期待〜
屋大学ト ン ー テ 生命分子研究所 WPI-ITbM 木 俊則
た 教授 理学研究科 林 真妃 や 大学院生 井 晋一郎 い うえ いち う 助教 龍谷大学農学部 宜久 うえ ひさ 助手 研究チ ー 植物 気孔 開 ため 必要 鍵因子 発見 た
気孔 植物 表皮 あ 穴 太陽光 応答 開 光合成 必要 二酸化炭素 込 や 水 酸素 放出 植物体 通気 働い い 気孔 開 ため
気孔 ン ン 働 細胞膜 トン ン 光 駆動さ 必要 あ 回研究チー こ ン ン 働 阻害 化合物 見 こ
気孔 開 ため 必要 タンパ 質 BHP 定 た BHP 持た い植物 気
孔 光 ン ン 駆動 いため 気孔 開 こ わ た
回 発見 気孔 開 理解 要 手 た 本
研究 人工的 気孔 開 具合 調節 た植物 作出や 気孔 閉 させ 化合物 開発へ 拓 将来的 農作物 乾燥耐性や成長 向 させ 技術へ 応用 期待
本研究成果 科学誌 Scientific Reports い 2017年3月30日午後7時 日本時間 公開さ た
研究 背景 内容
植物 表皮 気孔 数多 存 植物 こ 孔 あ 通 光合成 必要 二 酸化炭素 込 蒸散や酸素 放出 大気 交換 行 い 一 気孔 一対 孔辺細胞 構成さ 太陽光 含 青色光 応答 開 暗黒条件や乾燥 応答 閉鎖 図1 孔辺細胞 青色 光 当 光 容体 あ ン 活性化 細胞内 伝達 誘導
こ 細胞膜 ン ン 活性化さ そ 後孔辺細胞内
ウ ン 込 こ 最終的 気孔 開 細胞膜 ン ン
活性化 気孔開 駆動力 生 出 要 反応 青色光 う ン
ン 活性化 伝達 詳細 完全 明 い
2
当研究 こ 孔辺細胞 ン ン 活性化 簡便 検出
方法 確立 一度 多数 個体 ン ン 活性状態 調 こ
本研究 こ 方法 用い 青色光 ン ン 活性化 抑制 ン
注 )
阻害剤 化合物
注 )
選抜
ン 阻害剤 標的 生体分子 タンパ 質 タンパ 質 構成 ノ 酸配列 植物 動物 類似性 索 最終的 BHP
注 )
候補 見い こ
BHP 欠損 bhp変異株 気孔 青色光 ン ン 活性化 見
正常 気孔 開 図2
さ こ 明 い 気孔開 調節因子 あ BLUS1やPP1 結合
調 BHP ンや BLUS1 共 細胞内 複合体 形成 気孔開 初
期 程 い 要 働 こ 示さ 図3 こ う 本研究
ン ン 活性化 抑制 阻害剤 選抜 起点 気孔開 鍵因子 あ BHP 定 成
図1 気孔 開閉 そ 働
気孔 青色光 開 乾燥 ト 閉鎖 気孔 光合成 必要 二酸化炭素
唯一 込 働
図2 bhp変異株 気孔 応答
(A) 蛍光画像 孔辺細胞 トン ン
活性化 示 そ 蛍光強度
定 結果 示 い bhp変異株
生株 う 青色光 トン ン 活
性化 せ た
(B) bhp変異株 ､ 生株 う 青色光
気孔 ほ 開 せ た
3 め
青色光 ン 容さ 細胞膜 ン ン 活性化 細胞内
ウ ン 込 誘導 こ 孔辺細胞 浸透 上昇 水
込 体積 増 こ 気孔 開 本研究 BHP
ン 細胞膜 ン ン 間 要 伝達因子 あ こ 証明 こ
本研究 意義 後 展開
本研究 BHP 発見 植物 光合成 支え 気孔開 解明 貢献 点 い 植物生理学上大 意義 あ BHP 陸上植物 高度 保存さ い こ 植物 気孔開 普 的 必要 あ 可能性 あ 本研究 成果 BHP
調節 植物 作出や BHP阻害剤 利用 改変 通 人工的 気孔開度 制御 植物 乾燥耐性や成長 向上さ 技術 応用 可能 あ 新 農作物
開発 こ 期待
用語解説
注 ン
細胞内 タンパ 質 様々 修飾 こ 知 い そ う 一 タンパ 質 構成 ン ン チ ン い ノ酸 ン酸 付
修飾 タンパ 質 ン酸化 いう ン タンパ 質 ン酸化 触媒 酵素
図3 青色光 気孔開 分子
青色光 トト ン 容さ
細胞膜 トン ン 活性化 細胞内
へ ウ ン 込 誘導
こ ､浸透圧 昇 ､水 込 孔辺細胞 体積 増加 こ 気孔 開
本研究 BHP トト ン
細胞膜 トン ン 間 要
伝 因子 あ こ 証明 た
4 注 化合物
化合物 構造 活性 着目 多 数 種類 化合物 集 ッ こ 今回 研究 ン 上記 対 阻害 いう活性 着目 作製
ン 阻害剤 使用 こ 化合物 動物
ン 対 ８ 種 阻害剤 含 い
注 BHP
本 研 究 発 見 気 孔 開 鍵 因 子 BLUE LIGHT-DEPENDENT H+-ATPASE
PHOSPHORYLATION 略称 こ 機能未知 ン あ 遺伝子
番号 At4g18950
掲載雑誌 論文 著者
掲載雑誌： Scientific Reports
論文 ： “A Raf-like protein kinase BHP mediates blue light-dependent stomatal opening.”
Raf様 テ ンキ ーゼ BHP 青色光 気孔開 仲
著者： Maki Hayashi, Shin-ichiro Inoue, Yoshihisa Ueno, & Toshinori Kinoshita DOI: 10.1038/srep45586
論文公開： 2017年3月30日午後7時 日本時間 / 2017年3月30日午前10時 英国GMT 時間
WPI-ITbM い (http://www.itbm.nagoya-u.ac.jp/)
文科省 世界 ッ ベ 拠点 (WPI) 一 択さ 屋大学
ン 生命分子研究所(ITbM) 従来 屋大学 強 あ 合成化 学 動植物科学 理論科学 融合さ こ 研究 進 ITbM 精緻
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体制 こ う ッ ワ 化学 生物学 融合領
域 新 研究分 創出 ン 分子 通 社会 直面 環
境問題 食料問題 医療技術 発展 い 様々 議題 組
