Roles of phosphoinositid signaling in plant cell morphogenesis

磷酸肌醇信号在植物细胞形态发生中的作用

基本信息

批准号：
21H02505
负责人：
青山卓史
金额：
$ 10.07万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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-21H02505/
关键词：
脂質シグナル細胞形態形成細胞極性 PI(4,5)P2 PIP5K 膜脂質シグナル

项目摘要

PIP5K1－3遺伝子プロモーターの組織化学的解析が行われた結果、PIP5K1とPIP5K2は植物体全体の維管束および増殖組織において、PIP5K2とPIP5K3は根毛細胞において発現するが、PIP5K1とPIP5K3には発現組織に共通性がないことが示された。これら遺伝子の機能欠損変異体の表現型が解析された結果、PIP5K1とPIP5K2が植物体全体の成長に関与し、PIP5K2とPIP5K3が根毛伸長に関与することが示された。PIP5K1とPIP5K3のタンパク質機能の違いが解析された。PIP5K3プロモーターを用いて異所的に発現したPIP5K1がpip5k3の短い根毛の表現型を完全に回復させたのに対し、PIP5K1プロモーターを用いて異所的に発現させたPIP5K3はpip5k1の軽度の成長遅延の表現型を回復できたが、pip5k1pip5k2二重変異体の顕著な矮性の表現型を部分的にしか回復できなかった。被子植物のBタイプPIP5Kの分子系統樹解析およびアミノ酸配列のアライメント解析が行われた。その結果、PIP5K3オルソログはいくつかの植物種で失われていること、PIP5K3オルソログの配列はPIP5K1/2オルソログのものと比較して保存性が低いことが示された。以上の知見により、PIP5K1－3遺伝子の機能はプロモーターに依存する発現パターンにおいて分化するとともに、それらがコードするタンパク質の機能においても分化していることが明らかにされた。また、PIP5K3が根毛伸長に機能を特化させた結果、PIP5K1/2に保存されている分子機能の一部を失ったことが示唆された。

对PIP5K1-3基因启动子的组织化学分析表明，PIP5K1和PIP5K2在整个植物的维管束和增殖组织中表达，而PIP5K2和PIP5K3在根毛细胞中表达；表明不存在共性。对这些基因的功能缺失突变体的表型分析表明，PIP5K1和PIP5K2参与整株植物的生长，PIP5K2和PIP5K3参与根毛伸长。分析了 PIP5K1 和 PIP5K3 之间蛋白质功能的差异。使用PIP5K3启动子异位表达的PIP5K1完全恢复了pip5k3的短根毛表型，而使用PIP5K1启动子异位表达的PIP5K3引起了pip5k1的轻度生长迟缓，但pip5k1pip5k2双突变体的显着矮化表型只能部分恢复。对被子植物B型PIP5K进行分子系统发育树分析和氨基酸序列比对分析。结果表明，PIP5K3 直向同源物已在多种植物物种中丢失，并且与 PIP5K1/2 直向同源物的序列相比，PIP5K3 直向同源物的序列保守性较低。上述发现表明，PIP5K1-3基因的功能在取决于启动子的表达模式上以及它们所编码的蛋白质的功能上存在差异。此外，有人认为，由于 PIP5K3 专门负责根毛伸长，因此它失去了 PIP5K1/2 中保守的一些分子功能。