video: 3-D rendering of a confocal stack of a wild-type stomata consisting of two dumbbell-shaped guard cells flanked by two subsidiary cells. 3-D models are depth color coded. Scale bar, 10 μm. This material relates to a paper that appeared in the 17 March 2017, issue of Science, published by AAAS. The paper, by M.T. Raissig at Stanford University in Stanford, CA, and colleagues was titled, "Mobile MUTE specifies subsidiary cells to build physiologically improved grass stomata." view more
Credit: Michael Raissig and Dominique Bergmann
ガス交換を行う小孔であるイネ科の気孔の機能は他の種類の植物のそれよりも効率的であるが、その優れた気孔の機能の基本となっている重要な要因が確認された。今回の研究結果により、何百万年もの昔にイネ科の多様化を成功に導いたと考えられる仕組みが明らかになった。光合成を行う際、植物は二酸化炭素から炭素を最大限に取り入れる一方で、気孔を調節して水分の喪失量は最小限におさえている。イネ科‐人間の食料の大半、繊維、バイオ燃料の供給源である植物種‐はこの機能を特に効率よく働かせる独自の気孔構造を進化させた。今回、Michael Raissigらは小麦のような主要穀物に関係の深いイネ科植物ミナトカモジグサ（Brachypodium distachyon）についての研究で、遺伝子検査を行い、独特な形態のイネ科の気孔を作り出した要因を特定した。彼らが発見したのは転写因子であるMUTEというタンパク質であった。ミナトカモジグサのMUTEは顕花植物であるシロイヌナズナ（Arabidopsis）のその関連のタンパク質よりも大きく、可動性でもあり、転写された位置に隣接する細胞に移動していた。操作してその可動性のMUTEをなくすと、ミナトカモジグサに特徴的なその気孔が現れることはなく、成長も悪かったとRaissigらは報告している。これらの研究結果を活用することで、植物育種家や農業バイオ技術研究者らは主要イネ科植物だけでなくその他の穀類においても光合成能力と水分利用効率の双方を向上できると考えられる。
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