警報光合成

警報光合成は光合成のバリエーションであり、シュウ酸カルシウム結晶が動的炭素プールとして機能し、気孔が部分的または完全に閉じているときに光合成細胞に二酸化炭素（CO ₂）を供給します。 ^[1]この光合成装置の生化学的付属物は、大気中のCO _{2 を}光合成に使用して水蒸気を失うか、水を節約して光合成を減らすかという植物の永遠のジレンマを軽減する手段です。警報光合成の機能は、全体的な光合成パフォーマンスに対してむしろ補助的なようです。これは低い光合成速度をサポートし、大幅な炭素獲得ではなく光合成装置の維持と光保護を目的としています。 ^[2]

歴史

警報光合成プロセスは、2016年にアカザ科の植物Amaranthus hybridusで初めて実証されました。A . hybridusの葉が干ばつ条件または外因性のアブシシン酸の適用にさらされたときです。同じ研究では、干ばつストレス下にあるDianthus chinensis、Pelargonium peltatum、Portulacaria afra植物で同様の結果が示されました。^[1] 2018年には、警報光合成プロセスが、制御されたCO ₂飢餓条件下でA. hybridus植物で示されました。 ^[2] 2020年には、このプロセスの証拠が、 CO _{2制限条件下で}南極の極限環境植物Colobanthus quitensisで示されました。^[3]

機構

ストレス条件下（例：水分不足）では、シュウ酸カルシウム結晶から放出されたシュウ酸はシュウ酸酸化酵素によってCO ₂に変換され、生成されたCO _{2 は}カルビン回路反応をサポートすることができます。シュウ酸酸化酵素反応の副産物である反応性過酸化水素（H ₂ O ₂ ）は、カタラーゼによって中和されます。^[4]

CAMおよびC4との違い

警報光合成は、すでに知られているC4経路とCAM経路に追加される未知の光合成変異です。ただし、警報光合成は、これらの経路とは対照的に、大気からではなく器官内部 (または土壌) から炭素を収集する生化学ポンプとして機能します。

参照

参考文献

^ ab ジョージア州トゥーラコウ;ヤノプロス、アンドレアス。ニコロプロス、ディモステニス。ブレスタ、パナジオタ;ドツィカ、エリサヴェット。オルコウラ、マルヴィナ G.コントイアンニス、クリストス G.ファセアス、コスタス。リアコプロス、ゲオルギオス。クラパ、マリア I.カボルニオティス、ジョージ (2016-08-01)。「光合成の警報: 植物の内部 CO2 源としてのシュウ酸カルシウム結晶」。植物生理学。171 (4): 2577–2585。土井：10.1104/pp.16.00111。ISSN 0032-0889。PMC 4972262。PMID 27261065。2020年4月2日時点のオリジナルよりアーカイブ。2020年10月17日閲覧。
^ ab トゥーラコウ、ジョージア; Nikolopoulos, Dimosthenis; Dotsika, Elissavet; Orkoula, Malvina G.; Kontoyannis, Christos G.; Liakopoulos, Georgios; Klapa, Maria I.; Karabourniotis, George (2019). 「CO2飢餓条件下でのアカザ（アマランサス・ハイブリッドスL.）シュウ酸カルシウム結晶のサイズと組成の変化」. Physiologia Plantarum . 166 (3): 862–872. doi :10.1111/ppl.12843. ISSN 1399-3054. PMID 30238994. S2CID 52308323. 2020-10-18にオリジナルよりアーカイブ。2020年10月17日閲覧。
^ ゴメス＝エスピノーザ、オルマン;ゴンサレス・ラミレス、ダニエル。ブレスタ、パナジオタ;カボルニオティス、ジョージ。ブラボー、レオン A. (2020 年 10 月)。「CO2制限条件下でのColobanthus Quitensisにおけるシュウ酸カルシウム結晶の分解」。植物。9 (10): 1307.土井: 10.3390/plants9101307。PMC 7600318。PMID 33023238。
^ ジョージア州トゥーラコウ;ヤノプロス、アンドレアス。ニコロプロス、ディモステニス。ブレスタ、パナジオタ;ドツィカ、エリサヴェット。オルコウラ、マルヴィナ G.コントイアンニス、クリストス G.ファセアス、コスタス;リアコプロス、ゲオルギオス。クラパ、マリア I.カボルニオティス、ジョージ (2016-09-01)。「植物の“宝石”の再評価：シュウ酸カルシウムの結晶が干ばつ条件下でも光合成を維持」植物のシグナル伝達と行動。11 (9): e1215793。土井：10.1080/15592324.2016.1215793。ISSN 1559-2324。PMC 5155452。PMID 27471886。

[:0-1] ジョージア州トゥーラコウ;ヤノプロス、アンドレアス。ニコロプロス、ディモステニス。ブレスタ、パナジオタ;ドツィカ、エリサヴェット。オルコウラ、マルヴィナ G.コントイアンニス、クリストス G.ファセアス、コスタス。リアコプロス、ゲオルギオス。クラパ、マリア I.カボルニオティス、ジョージ (2016-08-01)。「光合成の警報: 植物の内部 CO2 源としてのシュウ酸カルシウム結晶」。植物生理学。171 (4): 2577–2585。土井：10.1104/pp.16.00111。ISSN 0032-0889。PMC 4972262。PMID 27261065。2020年4月2日時点のオリジナルよりアーカイブ。2020年10月17日閲覧。

[:1-2] トゥーラコウ、ジョージア; Nikolopoulos, Dimosthenis; Dotsika, Elissavet; Orkoula, Malvina G.; Kontoyannis, Christos G.; Liakopoulos, Georgios; Klapa, Maria I.; Karabourniotis, George (2019). 「CO2飢餓条件下でのアカザ（アマランサス・ハイブリッドスL.）シュウ酸カルシウム結晶のサイズと組成の変化」. Physiologia Plantarum . 166 (3): 862–872. doi :10.1111/ppl.12843. ISSN 1399-3054. PMID 30238994. S2CID 52308323. 2020-10-18にオリジナルよりアーカイブ。2020年10月17日閲覧。

[3] ゴメス＝エスピノーザ、オルマン;ゴンサレス・ラミレス、ダニエル。ブレスタ、パナジオタ;カボルニオティス、ジョージ。ブラボー、レオン A. (2020 年 10 月)。「CO2制限条件下でのColobanthus Quitensisにおけるシュウ酸カルシウム結晶の分解」。植物。9 (10): 1307.土井: 10.3390/plants9101307。PMC 7600318。PMID 33023238。

[4] ジョージア州トゥーラコウ;ヤノプロス、アンドレアス。ニコロプロス、ディモステニス。ブレスタ、パナジオタ;ドツィカ、エリサヴェット。オルコウラ、マルヴィナ G.コントイアンニス、クリストス G.ファセアス、コスタス;リアコプロス、ゲオルギオス。クラパ、マリア I.カボルニオティス、ジョージ (2016-09-01)。「植物の“宝石”の再評価：シュウ酸カルシウムの結晶が干ばつ条件下でも光合成を維持」植物のシグナル伝達と行動。11 (9): e1215793。土井：10.1080/15592324.2016.1215793。ISSN 1559-2324。PMC 5155452。PMID 27471886。