植物の養分吸収における細胞壁の意義

细胞壁在植物养分吸收中的意义

基本信息

批准号：
20053011
负责人：
小林優
金额：
$ 2.82万
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：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2009
项目状态：
已结题

项目摘要

ペクチンは植物細胞壁を構成する主要成分のひとつであり,荷電した親水性ゲルとしてプロトプラストを取り巻く微小環境の維持,外部環境からの養分吸収等に重要な役割を果たすと考えられている.本研究ではペクチンの生理機能をより詳しく理解するため,ペクチンの部分領域であるラムノガラクツロナンII(RG-II)に構造変異を導入しその表現型を解析することを試みた.変異導入部位としてRG-IIの特異的構成糖KDOに着目し,その生合成に必要な酵素CTP:KDOシチジル酸転移酵素(CKS)のT-DNA挿入変異株を探索したが,ホモ変異株は得られなかった.今年度はこの原因について解析を進めた結果,cks変異は花粉の形成・発芽には影響しない一方,花粉管伸長を著しく阻害することを明らかにした.In vitro発芽させた変異型花粉は花粉管が短く径方向に膨れていた.この結果は,通常の細胞分裂・伸長過程では変異型RG-IIでも致命的な機能欠損が起こらないが,花粉管のように急速に伸長する組織ではKDOを含む完全なRG-IIが必須であることを示唆し,生殖成長過程におけるペクチンの重要性が示された.ペクチンと結合する受容体型キナーゼの一種,細胞壁結合型キナーゼ(WAK)の機能研究を行った.タバコのWAKホモログNtWAKL1にアフィニティ精製タグを付した融合タンパク質をタバコ培養細胞で発現させ,界面活性剤で可溶化・アフィニティ精製した標品をblue native PAGEに供した.NtWAKL1の見掛けの分子量は500kD程度となり,複合体として可溶化されていることが示唆された.この標品を二次元電気泳動に供し検出されたスポット1種類の質量分析を行った結果,機能未知のタンパク質が検出された.今後より多くのスポットを分析することでWAKの相互作用分子が明らかとなり,機能に関する手がかりが得られると期待される.

果胶是植物细胞壁的主要成分之一，作为一种带电的亲水性凝胶，被认为在维持原生质体周围的微环境和从外部环境中吸收营养物质方面发挥着重要作用，以了解果胶的生理功能。更详细地说，我们将结构突变引入果胶的亚区鼠李糖半乳糖醛酸 II (RG-II)，并分析其表型。我们以RG-II的特定组成糖KDO为突变导入位点，寻找其生物合成所必需的酶CTP:KDO胞苷酸转移酶(CKS)的T-DNA插入突变体，但没有纯合突变体。今年进一步分析原因，我们发现cks突变虽然不影响花粉形成或萌发，但显着抑制花粉管伸长。体外萌发的突变体花粉的花粉管短且径向肿胀。这一结果表明，即使突变体RG-II在正常细胞分裂和伸长过程中也不会出现致命的功能缺陷，但花粉管这表明完整的RG -II 含有 KDO，对于生殖生长过程中果胶等组织的快速伸长至关重要。我们对细胞壁相关激酶 (WAK) 进行了功能研究，WAK 是一种与果胶结合的受体型激酶。将带有烟草 WAK 同源物 NtWAKL1 的亲和纯化标签的融合蛋白注射到培养的烟草蓝细胞中。 NtWAKL1的表观分子量约为500kD，表明其作为复合物被溶解，对该样品进行二维电泳，并通过质谱分析检测到一种类型的蛋白质，结果是未知的蛋白质。希望未来通过分析更多的位点，能够揭示WAK的相互作用分子，并获得有关其功能的线索。