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。

因为植物无法移动，所以它们吸收了他们从外界所需的营养，并有效地重用了植物中吸收的养分。例如，随着光合作用功能的降低，植物降低了鲁比斯科的降低，并将其换向并将其重用为新的生长部分。我们已经证明，在氮缺乏条件下，CND41是一种叶绿体核苷蛋白和天冬氨酸蛋白酶，与下叶（尤其是Rubisco）中的蛋白质降解有关。在这项研究中，我们首先阐明了CND41降解的Rubisco降解机制，并试图阐明氮缺乏期间个体中氮再利用的分子机制。去年之后，在氮饥饿条件下进行了基因表达分析。 During 1, 2, 3, 5, and 10 days of nitrogen starvation, expression of At5g10770, ATG5 and the aging-inducing protease SAG12 were analyzed using wild strains, CND41 homolog gene At5g10770 overexpressing strain (7700X), RNAi expression suppressing strain (770UTRir), and autophagy mutant strain (atg5-1).结果，AT5G10770，ATG5和SAG12的表达是由氮饥饿诱导的，但尤其是，这些基因的表达（AT5G10770或ATG5）被抑制，从而促进了其他基因的表达，并且证实了表达的互补性甚至是在一日酸后的表达互补性。也就是说，在氮缺乏症的第一天的770IR菌株中，观察到ATG5和SAG12的显着诱导，而在ATG5-1突变株中，观察到AT5G10770和SAG12的显着诱导。此外，观察到在7700x下抑制ATG5和SAG12的表达的趋势。另一方面，当光对这些基因表达的诱导影响时，发现即使在足够的氮肥条件下，由于光和黑暗循环，基因表达也发生了变化。

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