山口大,光による気孔開口制御の仕組みを解明

山口大学は,植物の気孔開度が青色光と赤色光により厳密に制御される仕組みを明らかにした(ニュースリリース)。

植物の表皮に存在する気孔は,太陽光に応答して開口し,光合成に必要な二酸化炭素(CO2)の取り込みを促進する。

光による気孔開口には,青色光特異的なメカニズムと光合成に依存したメカニズムの2つが存在する。気孔は青色光と光合成を引き起こす強い赤色光を同時に照射することで大きく開口することが知られているが,その仕組みは解明されていなかった。

今回,研究グループは遺伝子操作により,青色光により活性化されるタンパク質リン酸化酵素BLUS1(BLUE LIGHT SIGNALING 1)を常に活性化させた形質転換植物を作製することに成
功した。

この植物を用いた詳細な解析から,気孔が開口するには青色光によるBLUS1の活性化に加え,赤色光による光合成を介した葉内のCO2濃度の低下が同時に起こることが重要であることを発見した。さらに青色光には気孔を開かせる作用に加え,気孔が開き過ぎないように開口を抑制する作用があることを初めて示した。

この研究によって,植物が青色光と光合成の情報を用いて気孔開度を厳密に制御する分子メカニズムが明らかになった。この研究成果は,植物の環境応答・情報統御メカニズム研究の新たな展開を切り拓くとともに,これらのメカニズムを人為的に制御し気孔開度を操作することで,高い光合成能力とストレス耐性能力を併せ持つ実用植物の開発に貢献することが期待されるものだとしている。

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