シロイヌナズナ孔辺細胞における青色光による細胞内カルシウム濃度変化

抄録

青色光による気孔の開口には、孔辺細胞の細胞膜H⁺-ATPaseの活性上昇を介して膜電位が過分極し、過分極依存的にK⁺が流入することが必要である。この青色光情報伝達経路にCa²⁺が関与することが示唆されてきたが、青色光による孔辺細胞内のCa²⁺濃度変化は調べられていなかった。本研究では、Ca²⁺結合性発光蛋白質エクオリンをサイトソルに発現させたシロイヌナズナ（野生株と気孔開口に関与する青色光受容体フォトトロピン（phot1, phot2）の欠損突然変異株）から孔辺細胞プロトプラスト（GCP）を調製し、青色光によるCa²⁺濃度変化を調べた。その結果、GCPでは青色光により一過的なCa²⁺濃度上昇が見られた。このCa²⁺濃度上昇のほとんどは、光合成電子伝達系阻害剤DCMUで阻害された。一方、光合成を飽和させるような強い赤色光存在下で青色光を照射したところ、野生株由来GCPでは、青色光によりわずかなCa²⁺濃度上昇がみられた。このわずかなCa²⁺濃度上昇は、phot1 phot2二重変異体では観察されなかった。以上より、孔辺細胞では青色光によりサイトソルCa²⁺濃度上昇がみられるが、光合成とフォトトロピンの両方に依存していることが示唆された。