Hossain, Mohammad Anowar

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氏 名授 与 した 学 位専攻分野の名称学 位 授 与 番 号学位授与の目付学位授与の要件学位論文の題 目論 文 審 査 委 員MOHAMMADANOWARHOSSAm博 士学 術博甲第4431号平成23年 9月30日自然科学研究科 バイオサイエンス専攻(学位規則第5条第 1項該当)RegulationofmethyljasmonateslgnalinginArabidopsisguardcels(シロイヌナズナ孔辺細胞のジャスモン酸メチルシグナリングの制御)教授 村田 芳行 准教授 中村 宜督 教授 木村 吉伸学位論文内容の要旨ImtroduCtiom:Guardcelsrespondtoavarietyofextemalandintema]stimulisuchaslight,drought,CO2COnCentration,extemalCa2',pathogenatack,andphytohormones,abscisicacid(ABA),methyljasmonate(MeJA),andsalicylicacid(SA),tocontroltranspirationa]water)ossandinnateimmunityviastomatalmovement･lllevolatilephytohormoneMeJAinducesstomatalclosuresimilartoABA,andMeJAsignalhgsharesseveralslgnalcomponentswithABAsignalinglnguardcels.MeJAaswelasABAinducetheelevationandoscilationofcytosolic斤ee-calciumconcentrations(【Ca2+]cyt)inguardcels,resultinginstomatalclosure.Sofar,ABAsignaltransductionhasbeenextensivelystudied,butlitleisknownaboutMeJAsignaltransduction,ObjectivesandmettlOds:Ihvestigatedinvolvementofcyclicadenosine5l-diphosphoribose(CADPR)andcyclicguanosine3',5'-monophosphate(CGMP)inMeJA-inducedstomatalclosureinArabidopsisthaliana(Col-0)usinganinhibitorofCADPRsynthesis,nicotinamide(NA),andaninhibitorofCGMPsynthesis,IX83583(IX,6-anilin0-5,81quinolinedione).MechanismofMeJA-inducedlCa2+]cyloscilationinguardcelswasexaminedusingK252a(abroad-rangeproteinkinaseinhibitor)andokadaicacid(OA,aproteinphosphatase1and2Ainhibitor).IalsoinvestigatedinvolvementofendogenousABAinMeJA-inducedstomatalclosureusinganinhibitorofABAbiosynthesis,fluridon(FLU),andanABA-deficientArabidopsismutant,aba2-2.Arabidopsiswi1dtype,ecotypeco)umbia(Col0),transgenicCol-0plantsexpressingCa2',eporteryelowCameleon3.6(YC3.6),andaba2-2plantsexpressingYC3.6wereusedinthisstudy.Stomatalaperturesintheepidermaltissueswereobservedunderamicroscope.Productionofreactiveoxygenspecies(ROS)andnitricoxide(NO)productioninguardcelsweremeasuredusing2㌧7■-dichlorodihydronuoresceindiacetate(H2DCF-DA)and4,51diaminofluorescein-2diacetate(DAF-2DA),respectively･lCa2+]cytinguardcelswasanalyzedusingYC3.6technique.GeneexpressionanalysISWasPerformedbyreversetranscription-PCR･ResuJtsanddiscussion:TreatmentwithNAandI:YinhibitedMeJA-inducedstomatalclosure.NAinhibitedMeJA-inducedproductionofROSandNOproductionandNAandLYinhibitedMeJA-elicited【Ca之`]cytoscilationinguardcelsandexpressionofanMeJA-induciblegene,VEGETATIVESTORAGEPROTEINl(VSPl),inleaves･TheseresultssuggestthatCADPRandCGMPareinvolvedinMeJAsignaltransductioninArabidopsisguardce1S･8252aabolishedMeJA-inducedstomatalclosureandreducedMeJA-e)icitedlCa2']cytoscilation.TheproteinphosphatasejnhibitorOA,ontheotherhand,didnotinhibittheseprocesses.TheseresultssuggestthatMeJAsignalinginvolvesactivationofK252a-Sensitiveproteinkinasesupstream oflCa2']cy.oscilationbutnotactivationofanOA-SensitiveproteinphosphataseinguardcelsofA.thalianaecotypeColumbia.PretreatmentwithFLU,inhibitedMeJA-inducedstomatalclosurebutnotABA-inducedstomatalclosureinwiId-typeplants･Theaba2-2mutationimpairedMeJA-inducedstomatalclosurebutnotABA-inducedstomatalclosure.hwild-type guardcels,FLUinhibitedMeJA-inducedlCa2']C,IelevationbutnotABA-inducedlCa2']cylelevadon･Theaba2-2mutationdidnotafectABA-elicited【Ca2']cytelevationbutsuppressedMeJA-inducedlca21cy.elevation.htheaba2-2mutant,MeJAdidnotinduceVSPlexpression.hwi)d-typeleaves,FLUinhibitedMeJA-inducedVSPlexpression.PretreatmentwithABAatO･ll⊥M,whichisnotenough concentrationtoevokeABAresponsesinwildtype,rescuedtheobservedphenotypesoftheaba2-2mutant.Fina)y,Ifoundthatinwi1d-type)eaves,MeJAstimulatesexpressionof9-CIS-EPOXYCAROTENOIDDIOXYGENASE3,whichencodesacrucialenzymeinABAbiosymthesis･Theseresu一tssuggestthatendogenousABAcouldbeinvolvedinMeJAsignaltransductionandleadtostomata]closureinArabt'dopsisguardce)S.論文審査結果の要旨本論文は､植物ホルモンの一つであるジャスモン酸メチルが誘導する気孔閉口が､どのようなシグナル伝達経路を介して行われているかを明らかにしようとしたものである｡初めに､ジャスモン酸メチルシグナリングにおいて､サイクリックADPリボースやサイクリックGMPが,ジャスモン酸メチルが誘導する細胞内カルシウムオシレー ションの上流で､関与していることを明らかにした｡次に､ジャスモン酸メチルシグナリングにおいて､タンパク質キナーゼやタンパク質ホスフアタ-ゼが関与していることを明らかにし､また､野生株の種類によって､タンパク質ホスファターゼの関与に違いがあることを見出した｡さらに､ジャスモン酸メチルが誘導する気孔閉口には､アブシジン酸が必要であることを明らかにした｡以上の結果から､ジャスモン酸メチルが誘導する気孔閉口におけるジャスモン酸メチルシグナリングの制御機構に明らかにした｡本研究内容は,学術的な価値のみならず､気孔運動に着目した生産制御のための技術の基礎となるものである｡従って､本審査委員会は本論文が博士 (学術)の学位論文に値すると判断した｡

シロイヌナズナ孔辺細胞のジャスモン酸メチルシグナリングの制御

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