高等植物におけるオートファジーの生理的役割

自噬在高等植物中的生理作用

基本信息

批准号：
19039033
负责人：
鈴木邦律
金额：
$ 2.94万
依托单位：
National Institute for Basic Biology
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

项目摘要

オートファジーとは, 細胞質成分を細胞内分解コンパートメントである液胞に輸送して分解する, 真核細胞に普遍的な細胞内分解システムである。我々は, シロイヌナズナにおいてオートファジーに必須なATG(autophagy-related)遺伝子群の果たす役割を解析し, (1)オートファジーが老化の抑制に関与していること, (2)オートファジー能欠損植物では, 病原菌感染時におこる過敏感反応細胞死の進行が早いこと, (3)ATG6遺伝子の変異が雄性不稔の表現型を示すことを示してきた.老化と病原体抵抗性に関わっていると言われているサリチル酸に焦点を当て, その関与を検討した. サリチル酸をカテコールに転換する酵素遺伝子NahGを過剰発現させた植物, あるいはサリチル酸生合成, サリチル酸シグナリング系のmutantとの二重変異体ではオートファジー不能植物の老化促進表現型が抑制された. 一方で, ジャスモン酸やエチレンのmutantではその表現型が抑制されなかった. また, NahGにより老化促進表現型が抑制された植物にサリチル酸のアナログBTHを添加するとその抑制は解除された節以上の結果から, オートファジー不能植物ではサリチル酸生合成以後のサリチル酸シグナリングが過剰になっていることが示唆された.Atg6を含むシロイヌナズナのPI3K複合体の変異体が雄性不稔となるメカニズムの解明を進めた結果, PI3Kがおそらくは活性酸素種(ROS)などを介した花粉発芽のシグナリングを制御する一方, 花粉の発達(液胞形態の維持など)にも一部関与することが明らかとなった. さらに, 花粉特異的プロモーターを使った機能相補により, atg6変異体の雄性不稔を回避してノックアウト植物体を得ることができた.

自噬是真核细胞中普遍存在的细胞内降解系统，其将细胞质成分转运至细胞内降解室液泡并降解它们。我们分析了拟南芥中自噬所必需的 ATG（自噬相关）基因的作用，发现（1）自噬参与抑制衰老，（2）自噬缺陷的植物，在病原体感染过程中发生的过敏性细胞死亡快速进展感染， (3)我们已经证明ATG6基因的突变表现出雄性不育表型。我们关注据说与衰老和病原体抗性有关的水杨酸，并研究了它在过度表达儿茶酚转换酶基因的植物中的作用。 NahG，或在具有水杨酸生物合成和水杨酸信号系统突变体的双突变体中，不能自噬的植物的衰老促进表型被抑制。另一方面，在茉莉酸或乙烯突变体中，该表型并未受到抑制。此外，当将水杨酸类似物BTH添加到已被NahG抑制的衰老促进表型的植物中时，该抑制被解除。未被抑制的植物，有人提出，在自噬缺陷的植物中，水杨酸生物合成后的水杨酸信号传导过多。通过阐明含有 Atg6 的拟南芥 PI3K 复合体突变体成为雄性不育的机制，PI3K 可能调节花粉萌发信号传导，包括通过反应性氧物质（ROS）。很明显，它也部分参与花粉发育（维持液泡形态等）。此外，通过使用花粉特异性启动子的功能互补，避免了 atg6 突变体的雄性不育，并能够创建敲除植物。得到一个身体。