オゾントリガーされた急速な気孔反応には、活性酸素種の産生が含まれ、SLAC1とOST1によって制御されます

大気汚染物質のオゾンは、反応性酸素種（ROS）によって誘発されるプラントプロセスで解明するためのツールとして使用できます。ここでは、Ozoneを利用してROS依存性の気孔シグナル伝達を研究しています。気孔コンダクタンスにおけるオゾントリガーの急速な過渡減少（RTD）が、ガードセルのROSのバーストと一致したことを示します。RTDは11の異なるシロイヌナズナのエコタイプに存在し、それが遺伝的に堅牢な反応であることを示唆しています。どのシグナル伝達成分またはイオンチャネルがRTDに関与したかを調べるために、気孔機能のさまざまな側面に不足している44の変異体をテストしました。これにより、Slac1タンパク質は、ガード細胞血漿膜S型アニオンチャネル関数に不可欠であり、ROS誘発性の高速気孔閉鎖にはプロテインキナーゼOST1が必要であることが明らかになりました。OST1とSLAC1の間に物理的な相互作用を示し、SLAC1がOST1によってリン酸化されるという証拠を提供します。リン生成実験では、OST1がSLAC1のN末端に多酸化されることが示されました。耕うんを使用して、予測されたホスホサイトが変異した3つの新しいSLAC1対立遺伝子を特定しました。そのうちの2つのRTDの欠如、SLAC1-7（S120F）とSLAC1-8（S146F）は、これらのセリン残基がSLAC1の活性化に重要であることを示唆しました。しかし、部位指向の変異誘発およびリン酸化アッセイと組み合わせた質量分析分析では、S120のみがOST1の特定のリン酸化部位であることが示されました。ドミナントネガティブ変異体ABI1-1およびABI2-1にRTDが存在しないことは、S型アニオンチャネルのROS誘発性活性化におけるタンパク質ホスファターゼABI1およびABI2の調節的役割も示唆しました。

The air pollutant ozone can be used as a tool to unravel in planta processes induced by reactive oxygen species (ROS). Here, we have utilized ozone to study ROS-dependent stomatal signaling. We show that the ozone-triggered rapid transient decrease (RTD) in stomatal conductance coincided with a burst of ROS in guard cells. RTD was present in 11 different Arabidopsis ecotypes, suggesting that it is a genetically robust response. To study which signaling components or ion channels were involved in RTD, we tested 44 mutants deficient in various aspects of stomatal function. This revealed that the SLAC1 protein, essential for guard cell plasma membrane S-type anion channel function, and the protein kinase OST1 were required for the ROS-induced fast stomatal closure. We showed a physical interaction between OST1 and SLAC1, and provide evidence that SLAC1 is phosphorylated by OST1. Phosphoproteomic experiments indicated that OST1 phosphorylated multiple amino acids in the N terminus of SLAC1. Using TILLING we identified three new slac1 alleles where predicted phosphosites were mutated. The lack of RTD in two of them, slac1-7 (S120F) and slac1-8 (S146F), suggested that these serine residues were important for the activation of SLAC1. Mass-spectrometry analysis combined with site-directed mutagenesis and phosphorylation assays, however, showed that only S120 was a specific phosphorylation site for OST1. The absence of the RTD in the dominant-negative mutants abi1-1 and abi2-1 also suggested a regulatory role for the protein phosphatases ABI1 and ABI2 in the ROS-induced activation of the S-type anion channel.