窒素に応答したサイトカイニン蓄積の分子機構

氮响应细胞分裂素积累的分子机制

基本信息

批准号：
08253205
负责人：
谷口光隆
金额：
$ 1.28万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1996
资助国家：
日本
起止时间：
1996 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

PEPカルボキシラーゼをはじめとする多くのC_4光合成遺伝子は窒素栄養に応答した選択的な発現制御を受ける.我々はこの現象に対して,「窒素濃度の変動を感知して根で合成されたサイトカイニンは,導管を経由して葉へと輸送され,葉肉細胞においてC_4光合成遺伝子の転写を活性化する」との作業仮説を設定するに至っている.本研究では,サイトカイニン蓄積を担う代謝的要因の同定を最終的な目的として,以下のような成果を得た.(1)抗サイトカイニン抗体カラムによる分離後のELISAによる定量により,窒素欠乏状態にあるトウモロコシ個体への硝酸補填により根で含量が増える複数のサイトカイニン分子種のうちの一つは,イソペンテニルアデノシン-5'ーリン酸(iPMP)であると結論した.窒素補填1時間後からiPMP含量が増え始め,2時間後には補填前の100倍以上に上昇し,4時間後でもその蓄積量の減少は僅かなものであった.(2)窒素補填に伴うiPMPの短時間の蓄積には,サイトカイニン代謝系酵素の活性変動が関与しているのではないかと考え,窒素補填に伴う酵素活性の変動の有無を調べた.その結果、窒素補填過程においてもヒドロキシメチルグルタリルCoAレダクターゼ及びゼアチン-O-グルコシダーゼの活性に変動は見いだされず,それ以外の代謝系酵素(例えば,iPMP合成に関わるイソペンテニルトランスフェラーゼ等)の活性変動を調べる必要があると考えられた.(3)ディファレンシャルディスプレー法により,サイトカイニンによりトウモロコシ葉組織中で誘導されるcDNAを1種類(ZmCiP1)を得た.CIP1のアミノ酸配列は,大腸菌の走化性に関わる二成分情報伝達系のレシーバータンパク質であるCheYと高い相同性を示した.窒素欠乏状態のトウモロコシの根に硝酸にアンモニアを補填する一過的にZmCiP1mRNAの蓄積が葉組織中で観察されるが,窒素欠乏状態や窒素充足状態のままでは蓄積が見られなかった.さらに,根においては窒素栄養状態に関わらずZmCip1 mRNAは検出されていない.このCIP1は,サイトカイニンを結合したセンサータンパク質がリン酸化された後,そのリン酸基を下流のシグナル因子へと渡す仲立ちをしているのではないかと推定される.

许多C_4光合基因，包括PEP羧化酶，在氮营养的响应中选择性地调节表达。针对这种现象，我们提出“细胞分裂素，响应氮浓度的变化而在根中合成，通过管道我们建立了“叶肉细胞中C_4光合作用基因转录被激活”的工作假设（1）获得了抗细胞因子的结果。使用硝酸柱分离后，通过 ELISA 进行定量，结果显示异戊烯基腺苷-5'-磷酸（Isopentenyl adenosine-5'-磷酸 ( iPMP)结论：补氮后1小时iPMP含量开始增加，2小时后升至补前的100倍以上，甚至4小时后积累量也仅略有减少（2）与氮补充相关的 iPMP 的长期积累是由于细胞分裂素活性所致。假设可能涉及磷代谢相关酶活性的变化，我们调查了与氮补充相关的酶活性是否发生变化。结果，我们发现羟甲基戊二酰辅酶A还原酶和玉米素-O-葡萄糖苷酶活性其他代谢酶（例如参与 iPMP 合成的异戊烯基转移酶）的活性未发现变化。我们获得了一种在玉米叶组织中诱导的 cDNA (ZmCiP1)。CIP1 的氨基酸序列与 CheY 表现出高度同源性，CheY 是参与大肠杆菌趋化性的双组分信号转导系统的接收蛋白。有缺陷的鸟在玉米根中，在叶组织中观察到 ZmCiP1 mRNA 的短暂积累，用氨补充硝酸盐，但无论营养状况如何，在缺氮或氮充足条件下都没有观察到 ZmCiP1 mRNA 的积累。未检测到 mRNA。推测细胞分裂素结合传感器蛋白磷酸化后，CIP1 介导磷酸基团向下游信号因子的转移。