国立大学法人東海国立大学機構 黑料网大学院理学研究科の井上 晋一郎 講師、黑料网トランスフォーマティブ生命分子研究所の木下 俊則 教授らの研究グループは、九州大学の後藤 栄治 准教授、中部大学の鈴木 孝征 教授、黑料网大学院理学研究科の嘉村 巧 教授、岡山大学資源植物科学研究所の馬 建鋒 教授らとの共同研究で、植物が細胞内にマグネシウムを貯蔵するために重要となるマグネシウム输送体タンパク質「CST2」を新たに発見しました。
マグネシウムは植物の生命维持に必要な必须栄养素の一つですが、根から吸収されたマグネシウムが植物细胞でどのように分配されているのか、よく分かっていませんでした。今回発见された颁厂罢2は植物体のあらゆる细胞に発现し、细胞内の液胞と呼ばれる巨大な细胞内小器官にマグネシウムを输送して贮蔵する働きを持っていました。この输送体が欠損した植物は細胞質のマグネシウム濃度が適切に維持されず、正常に生育できませんでした。更に、植物はこのマグネシウム贮蔵システムを利用して気孔を开口させることも発见しました。
これらの结果は、植物のマグネシウム利用を理解する上で重要な知见を提供します。また、CST2は植物のマグネシウム含量を左右するため、将来的にはこの输送体を用いた農業への応用も期待されます。
本研究成果は、2022年7月29日付イギリス学術雑誌「New Phytologist」電子版に掲載されました。
?マグネシウムは、植物の生命维持に必要な必须栄养素の一つだが、根から吸収されたマグネシウムが植物细胞でどのように分配されているのか、よく分かっていなかった。
?植物が細胞内にマグネシウムを貯蔵するために重要となる、マグネシウム输送体注1）タンパク质である「颁厂罢2」を新たに発见した。
?颁厂罢2は、细胞内の液胞注2）と呼ばれる巨大な细胞内小器官にマグネシウムを输送して贮蔵する働きを持ち、この贮蔵システムが気孔注3）开口に重要であることが明らかになった。
?マグネシウム含量を高めた高栄养価の农作物の开発など、将来的な农业分野への応用が期待できる。
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注1）输送体：
细胞膜や细胞内小器官の膜のような、生体膜を贯通して存在するタンパク质であり、イオンを、生体膜を横切って移动させる働きを持つ。
注2）液胞：
成熟した植物细胞では、その体积の大部分（?90%）を占めることがある大きな细胞内小器官。さまざまな物质の贮蔵や、それによる细胞质のイオン环境の调节に重要な働きを持つ。
注3）気孔：
植物体表に无数にある穴。各々の気孔は一対の孔辺细胞に囲まれて形成され、孔辺细胞の膨张と収缩で穴の开口と闭锁が调节される（図5）。
雑誌名：New Phytologist
論文タイトル：A tonoplast-localized magnesium transporter is crucial for stomatal opening in Arabidopsis under high Mg2+ condition
著者：Shin-ichiro Inoue（本学教員、責任著者）, Maki Hayashi（本学元研究員）, Sheng Huang, Kengo Yokosho, Eiji Gotoh, Shuka Ikematsu（本学元研究員）, Masaki Okumura（本学元研究員）, Takamasa Suzuki, Takumi Kamura（本学教員）, Toshinori Kinoshita（本学教員、責任著者）, Jian Feng Ma
DOI: 10.1111/nph.18410
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