アラビドプシス変異株を用いた左右性決定機構の解明

利用拟南芥突变体阐明左右决定机制

基本信息

批准号：
17027018
负责人：
橋本隆
金额：
$ 4.35万
依托单位：
Nara Institute of Science and Technology
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：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-17027018/
关键词：
微小管アラビドプシス左右性チューブリン変異株

项目摘要

アラビドプシスのねじれ変異株では根、胚軸、葉柄、花弁などの伸長器官の表皮細胞が器官軸に沿ってまっすぐに伸長できず、右または左に傾いて伸長する。このねじれ方向の左右性は変異株により決まっている。これまでの細胞生物学的解析により、表層微小管束の配向異常が細胞壁のセルロース微線維の配向を変化させ、その結果として細胞の伸長軸が右または左にずれて伸長するというモデルが考えられる。1)微小管変異とねじれ方向表層微小管束のヘリックス方向を規定する要因として、微小管を構成する原繊維の本数が通常の13本から異なっており、その結果、微小管原繊維が微小管本体に対してわずかにねじれてパッキングされている可能性が考えられた。この可能性を検証するために、アラビドプシス根の伸長領域の表皮細胞の表層微小管をタンニン酸を含む固定液で固定し、TEMで高倍率で観察したところ、野生株、右巻き変異株(tua5^<D251N>)、左巻き変異株(tua4^<S178Δ>)でそれぞれ4、5本の微小管の微細構造が判明し、全て13本の原繊維から構成されると推定された。従って、チューブリン変異株においても多くの微小管は13本の原繊維から構成され、上記の仮説を指示する結果は得られなかった。2)SPR3の機能解析根伸長領域の表層微小管が左巻きヘリックスに配向する右巻き変異株spr3は微小管重合核として機能するγチューブリン環状小複合体の構成成分と考えられるAtGrip84のGRIPモチーフのアミノ酸置換変異であり、AtGrip84とAtGrip91サブユニット間の結合が弱くなっていた。spr3変異株では表層微小管のマイナス端のレスキュー頻度が顕著に高く、マイナス端が安定化されていた。また、新生微小管が既存微小管上から派生する時の角度が、やや大きくなっていた。TAP-AtGrip84を発現させたタバコBY-2培養細胞では、AtGrip84(Myc抗体で染色)はγチューブリンと表層微小管上で共局在したことから、植物細胞内でもγチューブリン環状小複合体を形成していると考えられた。現在、AtGrip84-GFPの詳細な細胞内局在と動態を観測している。

在拟南芥的扭转突变株中，延伸器官的表皮细胞，例如根，下胚层，叶柄和花瓣，无法沿着器官轴伸直，并向右或向左延伸。沿这个扭曲方向的左侧和右侧由突变应力确定。先前的细胞生物学分析表明，表面微管的异常取向改变了细胞壁中纤维素微纤维的方向，从而导致细胞延伸轴向右或左移动。 1）微管突变和扭曲方向是定义表面微管的螺旋方向的因素，构成微管的纤维数与通常的13差异，因此，认为微管可能会在微管体上稍微扭曲。为了验证这种可能性，用含有单宁酸的固定剂固定表皮细胞的表皮细胞的浅表微管，并在高放大倍数下使用TEM观察。在野生，右手突变体（Tua5^<d251n>）和左手突变体（Tua4^<s178uxutugung）中揭示了四个或五个微管的微观结构，并且估计它们都是由13个纤维组成的。因此，即使在微管蛋白突变菌株中，许多微管由13个原纤维组成，并且没有得到指向上述假设的结果。 2）对SPR3的功能分析SPR3的功能分析，其中左手螺旋中的根部延伸区域的表面微管在ATGRIP84的抓地力基序中定向于左手螺旋中，该突变是ATGRIP84的握原基序，这被认为是γ-微管蛋白环状小型复合物的组成部分，并且在小动物中的构成4构成了小节和小动物的作用。 ATGRIP91亚基被削弱。在SPR3突变株中，表面微管负端处的救援频率明显更高，负端稳定。此外，新遗传微管从现有微管衍生的角度略大。在表达Tap-atgrip84的烟草BY-2培养细胞中，ATGRIP84（用MYC抗体染色）与表面微管上的γ-微管蛋白共定位，并且人们认为在植物细胞中也形成了小的γ-微管蛋白复合物。我们目前正在观察ATGRIP84-GFP的详细亚细胞定位和动力学。

项目成果

期刊论文数量（9）

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专利数量（0）

Salt stress affects cortical microtubule organization and helical growth in Arabidopsis.

DOI：
10.1093/pcp/pcj090
发表时间：
2006-08
期刊：
Plant & cell physiology
影响因子：
4.9
作者：
T. Shoji;Koya Suzuki;Tatsuya Abe;Y. Kaneko;Huazhong Shi;Jian‐Kang Zhu;A. Rus;P. Hasegawa;T. Hashimoto
通讯作者：
T. Shoji;Koya Suzuki;Tatsuya Abe;Y. Kaneko;Huazhong Shi;Jian‐Kang Zhu;A. Rus;P. Hasegawa;T. Hashimoto

Helical microtubule arrays in a collection of twisting tubulin mutants of Arabiodpsis thaliana.

拟南芥扭转微管蛋白突变体集合中的螺旋微管阵列。