窒素飢餓に応答した生体内窒素転流制御の分子機構解明

阐明体内氮易位控制响应氮饥饿的分子机制

• 批准号: 18056010
• 负责人: 佐藤 文彦
• 金额: $ 2.94万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18056010/
• 关键词: 老化; 窒素飢餓; 窒素の転流; CND41; オートファジー; SAG12; タンパク質の分解; Rubisco; タンパク質分解; 転流; トランスポーター

植物は移動することができないために、その必要とする栄養分を外界から取り入れるとともに、吸収した栄養分を植物体内で効率的に再利用している。例えば、植物体は、光合成機能の低下とともに、Rubiscoを分解し、新たな生長部分に転流、再利用する。我々は、タバコを材料に、葉緑体核様体タンパク質であり、アスパラギン酸プロテアーゼであるCND41が、窒素欠乏条件下の老化ならびに下位葉における蛋白質、特にRubiscoの分解に関与していることを明らかにしてきた。本研究ではCND41によるRubisco分解機構の解明を起点として、窒素欠乏時における個体における窒素再利用機構の分子機構の解明をはかった。昨年度に引き続き、窒素飢餓条件下における遺伝子発現解析を行った。1,2,3,5,10日間の窒素飢餓処理において、野生株、CND41ホモログ遺伝子At5g10770過剰発現株(7700X)、同遺伝子RNAi発現抑制株(770UTRir)、オートファジー変異株(atg5-1)を用いて、At5g10770、ATG5ならびに、老化誘導性プロテアーゼSAG12の発現を解析した。その結果、At5g10770とATG5、SAG12の発現は、窒素飢餓により誘導されるが、特に、これらの遺伝子(At5g10770あるいはATG5)の発現が抑制されることにより、それ以外の遺伝子の発現が促進されるという発現の相補性を確認するとともに、その相補作用は窒素欠乏処理1日後においても認められることを明らかにした。すなわち、窒素欠乏1日目の770ir株において、ATG5ならびにSAG12の顕著な発現誘導が認められること、一方、atg5-1変異株においては、At5g10770ならびにSAG12の顕著な発現誘導を認めた。また、7700XにおいてATG5ならびにSAG12の発現が抑制される傾向を認めた。一方、これらの遺伝子の発現誘導における光の影響を解析したところ、十分な窒素施肥条件下においても、明暗周期に伴い、遺伝子の発現に変動があることを認めた。

由于植物不能移动，它们从外界吸收所需的养分，并在植物体内有效地重复利用吸收的养分。例如，当光合作用功能下降时，植物会分解 Rubisco，将其转移到新的生长区域并重新利用。利用烟草，我们发现 CND41（一种叶绿体核蛋白和天冬氨酸蛋白酶）参与缺氮条件下的衰老以及下部叶片中蛋白质（尤其是 Rubisco）的降解。本研究旨在从CND41对Rubisco分解机制的阐明入手，阐明缺氮时个体氮循环的分子机制。延续去年，我们在氮饥饿条件下进行了基因表达分析。氮饥饿处理1、2、3、5、10天，野生株、CND41同源基因At5g10770过表达株（7700X）、同源RNAi表达抑制株（770UTRir）、自噬突变株（atg5-1）使用该方法分析了 At5g10770、ATG5 和衰老诱导蛋白酶 SAG12 的表达。结果，At5g10770、ATG5和SAG12的表达是由氮饥饿诱导的，但特别是，抑制这些基因（At5g10770或ATG5）的表达会促进其他基因的表达，并揭示了表达的互补性。即使在氮饥饿处理一天后也观察到了补充效应。即，在氮饥饿第一天的770ir菌株中，观察到ATG5和SAG12的显着表达诱导，而在atg5-1突变株中，观察到At5g10770和SAG12的显着表达诱导。此外，我们观察到 ATG5 和 SAG12 的表达在 7700X 中存在受到抑制的趋势。另一方面，当我们分析光对这些基因表达诱导的影响时，我们发现即使在施氮充足的条件下，基因表达也会随着光暗周期而波动。

项目成果

Inhibition of PSII in atrazine-tolerant tobacco cells by barbatic acid, a lichen-derived depside

• DOI: 10.1271/bbb.70.266
• 发表时间: 2006-01-01
• 期刊: BIOSCIENCE BIOTECHNOLOGY AND BIOCHEMISTRY
• 影响因子: 1.6
• 作者: Takahagi, T;Ikezawa, N;Sato, F
• 通讯作者: Sato, F

Distinct functions of the two PsbP-like proteins, PPL1 and PPL2, in the chloroplast thylakoid lumen of Arabidopsis thaliana.

拟南芥叶绿体类囊体腔中两种 PsbP 样蛋白 PPL1 和 PPL2 的不同功能。

• 发表时间: 2007
• 期刊: Plant Physiology 145
• 作者: Ishihara;S.;Takabayashi;A.;Ido;K.;Endo;T.;Ifuku;K.;Sato;F.
• 通讯作者: F.

Recent progresses in molecular research on photosynthetic energy-converting machinery: oxygn evolving complex and cyclic electron transfer system.

光合能量转换机制分子研究的最新进展：放氧复杂和循环电子转移系统。

• 发表时间: 2007
• 作者: Sato;F.;Endo;T.;Ifuku;K.
• 通讯作者: K.

RNAiを用いた植物の機能開発

使用 RNAi 开发植物功能

• 发表时间: 2007
• 期刊: バイオサイエンスとインダストリー 65
• 作者: 伊福健太郎;佐藤文彦
• 通讯作者: 佐藤文彦