植物孔辺細胞における極性形成および形態構築制御機構の解明

阐明植物保卫细胞极性形成和形态结构的控制机制

• 批准号: 21K06216
• 负责人: 中川 強
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Shimane University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K06216/
• 关键词: 植物; シロイヌナズナ; 気孔; 受容体型キナーゼ; 遺伝子発現; 突然変異体; 孔辺細胞; 形態構築

MUS受容体型キナーゼは気孔系譜の孔辺母細胞分裂前に発現し、分裂面排他的に局在することで孔辺細胞の極性確立に働くと推察されている。本研究課題は、MUS受容体型キナーゼ信号伝達系を構成する因子の探索を行い、信号伝達の分子機構を解明しようとするものである。植物の情報伝達に関わるロイシンリッチリピート（LRR）受容体型キナーゼが他のLRR受容体タンパク質と複合体を形成して働く例が知られているため、シロイヌナズナLRR受容体タンパク質遺伝子について、プロモーター：レポーターを用いた半網羅的発現解析を行い、MUS受容体型キナーゼが働く（発現する）気孔系譜で発現を示す遺伝子の探索を行った。その結果、RP1、RP3、RP4、RP24、RP59と名付けたLRR受容体タンパク質遺伝子が気孔系譜で発現していることがあきらかとなった。これらのうちRP1、RP3およびRP4は根端部でも発現が検出された。MUS受容体型キナーゼも根端部で発現するため、これら LRR受容体タンパク質がMUS受容体型キナーゼと協調して機能している可能性が示された。RP1遺伝子破壊株、RP3遺伝子破壊株の単独変異株では気孔、根ともに野生株との相違は観察されなかっため、RP1、RP3、MUSの多重重破壊株を作製して解析を進める予定である。孔辺母細胞分裂のドミナント変異体bgl23-Dを単離し、原因遺伝子がセルロース合成酵素様タンパク質D5（ATCSLD5）であることを明らかにした。この変異体を特異的プロモーターで発現させ部位特異的にATCSLDを抑制する実験系を開発して学術誌に公表した。

MUS 受体型激酶在气孔谱系中的保卫细胞分裂之前表达，并且被认为通过仅定位于分裂平面来建立保卫细胞极性。本研究项目旨在探讨MUS受体型激酶信号转导系统的构成因素，阐明信号转导的分子机制。众所周知，富含亮氨酸重复序列 (LRR) 受体型激酶参与植物中的信号转导，通过与其他 LRR 受体蛋白形成复合物发挥作用。我们使用这种方法进行了半详尽的表达分析来寻找基因。在 MUS 受体型激酶发挥作用（表达）的气孔谱系中表达。结果表明，名为 RP1、RP3、RP4、RP24 和 RP59 的 LRR 受体蛋白基因在气孔谱系中表达。其中，在根尖中也检测到了RP1、RP3和RP4的表达。由于MUS受体型激酶也在根尖表达，因此这些LRR受体蛋白可能与MUS受体型激酶协同发挥作用。由于在气孔和根中未观察到 RP1 基因破坏菌株和 RP3 基因破坏菌株与野生型菌株之间的差异，因此我们计划创建多个 RP1、RP3 和 MUS 破坏菌株进行进一步分析。我们分离了 bgl23-D，这是保卫细胞分裂的显性突变体，并揭示了致病基因是纤维素合酶样蛋白 D5 (ATCSLD5)。我们开发了一个实验系统，用特定的启动子表达这种突变体，并在位点特异性抑制 ATCSLD，并将其发表在学术期刊上。

项目成果

Development of a vector system (Boost Gateway vector system) that facilitates the preparation of GAL4/UAS constructs and enhancement of expression with various promoter

开发载体系统（Boost Gateway 载体系统），促进 GAL4/UAS 构建体的制备并增强各种启动子的表达

• 发表时间: 2022
• 作者: T. Nakagawa; M. Aboulela; Y. Yamada; S. Ishiguro; T. Hachiya; H. Tsukagoshi
• 通讯作者: H. Tsukagoshi

Targeted expression of bgl23-D, a dominant-negative allele of ATCSLD5, affects cytokinesis of guard mother cells and exine formation of pollen in Arabidopsis thaliana

ATCSLD5 的显性失活等位基因 bgl23-D 的靶向表达影响拟南芥保卫母细胞的胞质分裂和花粉的外壁形成

• DOI: 10.1007/s00425-023-04097-0
• 发表时间: 2023
• 影响因子: 4.3
• 作者: Hossain Md. Firose;Dutta Amit Kumar;Suzuki Takamasa;Higashiyama Tetsuya;Miyamoto Chiharu;Ishiguro Sumie;Maruta Takanori;Muto Yuki;Nishimura Kohji;Ishida Hideki;Aboulela Mostafa;Hachiya Takushi;Nakagawa Tsuyoshi
• 通讯作者: Nakagawa Tsuyoshi

Expression analysis of plant intracellular Ras-group related leucine-rich repeat proteins (PIRLs) in Arabidopsis thaliana

拟南芥植物细胞内 Ras 组相关富含亮氨酸重复蛋白 (PIRL) 的表达分析

• DOI: 10.1016/j.bbrep.2022.101241
• 发表时间: 2022
• 影响因子: 2.7
• 作者: Hossain Md. Firose;Sultana Mst Momtaz;Tanaka Ai;Dutta Amit Kumar;Hachiya Takushi;Nakagawa Tsuyoshi
• 通讯作者: Nakagawa Tsuyoshi

Targeted expression of bgl23-D, a dominant-negative allele of ATCSLD5, affects cytokinesis of guard mother cells and exine formation of pollen in Arabidopsis thaliana

ATCSLD5 的显性失活等位基因 bgl23-D 的靶向表达影响拟南芥保卫母细胞的胞质分裂和花粉的外壁形成

• DOI: 10.1007/s00425-023-04097-0
• 发表时间: 2023
• 影响因子: 4.3
• 作者: Hossain Md. Firose;Dutta Amit Kumar;Suzuki Takamasa;Higashiyama Tetsuya;Miyamoto Chiharu;Ishiguro Sumie;Maruta Takanori;Muto Yuki;Nishimura Kohji;Ishida Hideki;Aboulela Mostafa;Hachiya Takushi;Nakagawa Tsuyoshi
• 通讯作者: Nakagawa Tsuyoshi

Receptor-like Kinases (LRR-RLKs) in Response of Plants to Biotic and Abiotic Stresses

受体样激酶 (LRR-RLK) 响应植物对生物和非生物胁迫的作用

• DOI: 10.3390/plants11192660
• 发表时间: 2022-10-10
• 期刊: Plants
• 作者: Soltabayeva A;Dauletova N;Serik S;Sandybek M;Omondi JO;Kurmanbayeva A;Srivastava S
• 通讯作者: Srivastava S