植物ストレス応答におけるプラスチドイオンチャネルの重要な役割を特定(Important role of plastid ion channels in plant stress response identified)

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2026-08-28 ミュンヘン大学(LMU)

ドイツ・ルートヴィヒ・マクシミリアン大学ミュンヘン(LMU)の研究者らは、植物が害虫や病原体によるストレスを受けた際、葉緑体へカルシウムシグナルを伝える仕組みを解明した。植物では傷害後数秒でカルシウム波が発生し、葉緑体でジャスモン酸の合成が始まり、防御遺伝子の発現につながるが、両者を結ぶ機構は不明だった。研究チームは、モデル植物シロイヌナズナの単離葉緑体を用い、電気生理学的測定によって、PEC1/2と呼ばれる葉緑体包膜のカチオンチャネルが葉緑体への高速なイオン流入を担うことを初めて直接測定した。初回のストレスでジャスモン酸合成が促進されるとPECチャネル量が数時間で増加し、その状態が数日間維持されるため、再びストレスを受けた際にはより強いカルシウムシグナルが生じる。この仕組みにより防御応答が増強され、灰色かび病菌への抵抗性も高まることが示された。

<関連情報>

プラスチド膜イオンチャネル(PEC1/2)は植物細胞におけるCa2+とジャスモン酸のシグナル伝達を連結する PLASTID ENVELOPE ION CHANNELS (PEC1/2) link Ca2+ and jasmonic acid signaling in plant cells

Susanne Mühlbauer, Dawid Jaślan, Inês F. Duarte Nunes, +13 , and Hans-Henning Kunz
Proceedings of the National Academy of Sciences  Published:August 28, 2026
DOI:https://doi.org/10.1073/pnas.2525536123

植物ストレス応答におけるプラスチドイオンチャネルの重要な役割を特定(Important role of plastid ion channels in plant stress response identified)

Abstract

Plants constantly encounter adverse environmental interactions. One organelle is particularly specialized in stress signaling and phytohormone synthesis: the plastid. Calcium (Ca2+), a key second messenger, is known to intersect with cellular phytohormone signaling networks. While cytosolic Ca2+ dynamics have been studied extensively, the physiological relevance of stromal Ca2+ transients and the identity of channels mediating rapid Ca2+ flux into plastids remain largely unexplored. In this study, we provide evidence for PLASTID ENVELOPE ION CHANNELS (PECs) as long-sought mediators of fast-activating cation channel-like currents. We show that PEC expression is jasmonic acid (JA)-induced to augment stromal Ca2+ transients under stress. Loss of PECs results in decreased JA priming and failure to elicit full defense responses after wounding. In turn, PEC1 overexpression improves Botrytis cinerea tolerance. Our findings link stromal Ca2+ signaling with JA-dependent stress responses and position PECs as modulators of plant defense.

生物環境工学
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