ミトコンドリア呼吸鎖と光合成系・窒素同化系との相互作用の解析

线粒体呼吸链与光合系统和氮同化系统相互作用分析

基本信息

批准号：
19039009
负责人：
野口航
金额：
$ 2.94万
依托单位：
The University of Tokyo
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：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2008
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19039009/
关键词：
環境植物ストレス植物生理学呼吸鎖生理学

项目摘要

1 ストレス環境でのAOXの役割の解明シロイヌナズナ野生株(WT)とAOXla遺伝子のT-DNA挿入株(aoxla)を比較した。本年度はC・N代謝におけるAOXの役割を解明するため、低N条件下のC・N代謝におけるAOX欠損の短期的・長期的影響を調べた。短期間の低N処理では、WTとaoxlaのどちらも解糖系やカルビン回路の中間産物が増加した。aoxlaではWTよりその増加が抑えられていた。短期処理ではWTとaoxlaには差はなかったが、長期処理ではaoxlaの成長がWTよりも良かった。aoxlaでは中間代謝産物の蓄積が抑制されたことが、長期的な成長の差につながったと考えられる。2 NH_4^+条件下での呼吸速度の増加メカニズムの解明NH_4^+条件下では呼吸速度の増加やAOXの誘導がおこる。そのメカニズムの解明を目的として、シロイヌナズナをNH_4^+/NO_3^-比を多段階に変えた様々な環境下で栽培し、一次代謝産物などを測定した。その結果、NH_4^+条件下の呼吸速度の増加は、組織内のNH_4^+量の増加によるシトクロム経路の最大活性の増加によると考えられる。一方、NH_4^+条件下におけるAOX誘導は、NH_4^+量の増加や過剰還元力の蓄積量の増加よりも、主にNO_3^-量の減少により説明できる可能性が高かった。NH_4^+条件下では呼吸速度の増加やAOXの誘導がおこる。そのメカニズムの解明を目的として、シロイヌナズナをNH_4^+/NO_3^-比を多段階に変えた様々な環境下で栽培し、一次代謝産物などを測定した。その結果、NH_4^+条件下の呼吸速度の増加は、組織内のNH_4^+量の増加によるシトクロム経路の最大活性の増加によると考えられる。一方、NH_4^+条件下におけるAOX誘導は、NH_4^+量の増加や過剰還元力の蓄積量の増加よりも、主にNO_3^-量の減少により説明できる可能性が高かった。3 強光処理後の葉のPQとUQの酸化還元比の変化とAOXによる影響葉に強光処理を与えると呼吸鎖と光合成電子伝達系のどちらも影響を受ける。このとき、プラストキノン(PQ)プールだけではなく、ユビキノン(UQ)プールも影響を受ける可能性が高い。本年度は、PQとUQを同時測定するHPLCの系を用いて、強光処理後の葉のPQ・UQの酸化還元比を測定し、WTとalxlaとを比較した。強光処理後、PQとUQはどちらも還元されたが、UQ-9ではaoxlaの方がより還元された。

1 阐明AOX 在胁迫环境中的作用我们比较了拟南芥野生株(WT) 和插入AOXla 基因的T-DNA 株(aoxla)。今年，为了阐明AOX在C/N代谢中的作用，我们研究了低氮条件下AOX缺乏对C/N代谢的短期和长期影响。短期低氮处理增加了 WT 和 aoxla 中的糖酵解和卡尔文循环中间产物。与WT相比，aoxla的增加受到抑制。 WT与aoxla短期治疗无差异，但长期治疗aoxla生长优于WT。人们认为，aoxla 中中间代谢物积累的抑制导致了长期生长的差异。 2 NH_4^+条件下呼吸速率增加的机制阐明在NH_4^+条件下，呼吸速率增加并诱导AOX发生。为了阐明这一机制，我们在具有不同 NH_4^+/NO_3^- 比率的各种环境下培养拟南芥，并测量了初级代谢物。因此，NH_4^+条件下呼吸速率的增加可能是由于组织中NH_4^+量的增加导致细胞色素途径最大活性的增加。另一方面，NH_4^+条件下的AOX诱导更有可能主要通过NO_3^-含量的减少来解释，而不是NH_4^+含量的增加或过量还原力积累的增加。在NH_4^+条件下，呼吸速率增加并诱导AOX发生。为了阐明这一机制，我们在具有不同 NH_4^+/NO_3^- 比率的各种环境下培养拟南芥，并测量了初级代谢物。因此，NH_4^+条件下呼吸速率的增加可能是由于组织中NH_4^+量的增加导致细胞色素途径最大活性的增加。另一方面，NH_4^+条件下的AOX诱导更有可能主要通过NO_3^-含量的减少来解释，而不是NH_4^+含量的增加或过量还原力积累的增加。 3 强光处理后叶片中PQ和UQ氧化还原比的变化及AOX的影响叶片受强光照射时,呼吸链和光合电子传递链均受到影响。此时，不仅质体醌（PQ）库而且泛醌（UQ）库都可能受到影响。今年，我们采用同时测定PQ和UQ的HPLC系统，测定了强光处理后叶片中PQ和UQ的氧化还原比，并比较了WT和alxla。强光处理后，PQ和UQ均降低，但UQ-9中aoxla降低更多。