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ペルオキシソーム酢酸塩-マレイン酸塩シャントによるガードセルのターゴラと干ばつ耐性の調節（英文
Modulation of Guard Cell Turgor and Drought Tolerance by a Peroxisomal Acetate-Malate Shunt.
PMID: 30130577 DOI: 10.1016/j.molp.2018.07.008.
抄録
植物では、気孔の動きは細胞内の圧力の変化によって厳密に制御されています。そのためには、解糖やトリカルボン酸サイクルによって生成される炭水化物が重要な役割を果たしている。ここでは、干ばつストレスに応答して葉の温度が上昇するシロイヌナズナの突然変異体BZU1について報告する。BZU1は既知のアセチルコエンザイムA合成酵素ACN1をコードしており、この酵素はペルオキシソームでアセテートをリンゴ酸に変換する代謝経路の第一段階で働いている。我々は、BZU1/ACN1を介した酢酸塩からリンゴ酸塩への変換が、気管支の浸透調節に重要な役割を果たすシャントを提供していることを示した。私たちは、BZU1変異体の気孔が小さくなったのは、ガード細胞内の圧力制御において浸透圧および／またはシグナル分子として作用するリンゴ酸の蓄積が減少した結果であることを発見し、これらの結果はリンゴ酸が気孔運動を制御していることを示す新たな遺伝的証拠を提供するものであった。これらの結果は、ペルオキシソームBZU1/ACN1を介した酢酸塩-マレートシャントが、シロイヌナズナのガード細胞内での鼓動圧を制御することで、干ばつ抵抗性を制御していることを示唆している。
In plants, stomatal movements are tightly controlled by changes in cellular turgor pressure. Carbohydrates produced by glycolysis and the tricarboxylic acid cycle play an important role in regulating turgor pressure. Here, we describe an Arabidopsis mutant, bzu1, isolated in a screen for elevated leaf temperature in response to drought stress, which displays smaller stomatal pores and higher drought resistance than wild-type plants. BZU1 encodes a known acetyl-coenzyme A synthetase, ACN1, which acts in the first step of a metabolic pathway converting acetate to malate in peroxisomes. We showed that BZU1/ACN1-mediated acetate-to-malate conversion provides a shunt that plays an important role in osmoregulation of stomatal turgor. We found that the smaller stomatal pores in the bzu1 mutant are a consequence of reduced accumulation of malate, which acts as an osmoticum and/or a signaling molecule in the control of turgor pressure within guard cells, and these results provided new genetic evidence for malate-regulated stomatal movement. Collectively, our results indicate that a peroxisomal BZU1/ACN1-mediated acetate-malate shunt regulates drought resistance by controlling the turgor pressure of guard cells in Arabidopsis.
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