植物のサイトカイニン応答における分子基盤

植物细胞分裂素反应的分子基础

基本信息

批准号：
15031216
负责人：
岡穆宏
金额：
$ 3.84万
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：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

(1)サイトカイニンによって活性化されるARR1(転写因子型応答因子)の直接標的遺伝子を網羅的に解析するため、ステロイドホルモンで人為的に活性化できる改変ARR1を用いて、Microarray法およびHiCEP法により多くの候補遺伝子を抽出した。これらの中には、既に知られている非転写因子型ARRの他に、幾つかのMyb、bHLH、AP2、GATAタイプの転写因子やP450、感染防御関連タンパク質、代謝関連酵素をコードする遺伝子群が含まれていた。これらのうちの一部は、タンパク質合成阻害条件下でのステロイドホルモン誘導実験からARR1の直接標的遺伝子であることを確認した。(2)11種の転写因子型ARRと10種の非転写因子型ARRはそれぞれ機能的に重複していると考えられているが、ARR1が10種の非転写因子型ARR遺伝子のサイトカイニン誘導にどのように関わっているかを解析した。その結果、ARR1は10種全てのARR遺伝子のサイトカイニン誘導を引き起こす潜在能力を有するが、それぞれの遺伝子のサイトカイニン誘導に対するARR1の寄与は一定でないことを示した。数種類の転写因子型ARRを除いて発現部位の顕著な違いが認められないので、このような差異の大部分はARR1とそれぞれの標的遺伝子プロモーターとの親和性に起因するものと思われる。(3)種々の状況証拠からサイトカイニン刺激がCRE1などのヒスチジンキナーゼからARR1などの転写因子型ARRへ介在因子(AHPs)を介して伝わると信じられている。これをより明白にするため、CRE1欠損(wo1変異)がARR1の活性化でサプレスされ得ることを形態学的・組織学的に示した。ただし、このサプレッションのレベルは、幅広いばらつきを示すこともわかった。これは師管形成の開始が根の成長過程のどの時期にサプレスしたかを反映しているように見える。(4)in vitroでCRE1からAHPを介してARR1人リン酸リレーが起こり得ることは既に一部報告されているが分子種の特異性などを明らかにできるぼど高効率の系は確立されていない。今回昆虫の培養細胞を用いてそれぞれのタンパク質を高頻度で発現させる系を構築した。この系で発現させたタンパク質を用いてin vitroリン酸リレーが効率よく起こる系を構築した。ただしこの系を用いても未だ分子種の特異性を見いだすまでには至っていない。(5)arr1-1変異株はサイトカイニン応答の感受性が低下するものの完全に非感受性にはならない。arr2-1変異についても同様に感受性が低下するがarr1-1ほどではない。これらの二重変異株も表現型はarr1-1とほとんど変わらず、根の組織学的観察もこれを裏付けている。11種の転写因子型ARRのうちARR1がもっとも多量に発現していることを反映しているものと思われる。

（1）为了全面分析细胞分裂素激活的ARR1（转录因子反应因子）的直接靶基因，我们使用了可以被类固醇激素人工激活的修饰ARR1，利用Microarray方法和HiCEP方法对许多候选基因进行了分析。提取的。其中，除了已知的非转录因子类型ARR外，还包括编码多种Myb、bHLH、AP2和GATA类型转录因子、P450、感染防御相关蛋白和代谢相关酶的基因组。。通过蛋白质合成抑制条件下的类固醇激素诱导实验，证实其中一些基因是ARR1的直接靶基因。 (2) 11个转录因子ARR和10个非转录因子ARR被认为在功能上重叠，并且ARR1负责10个非转录因子ARR基因的细胞分裂素诱导，我们分析了它们是如何参与的。结果表明，ARR1有潜力诱导所有10个ARR基因的细胞分裂素诱导，但ARR1对每个基因的细胞分裂素诱导的贡献并不恒定。由于除了少数类型的转录因子 ARR 外，没有观察到表达位点的显着差异，因此这些差异大部分似乎是由于 ARR1 与其各自的靶基因启动子之间的亲和力造成的。 (3)基于各种间接证据，认为细胞分裂素刺激是通过干预因子(AHP)从组氨酸激酶(如CRE1)传递至转录因子型ARR(如ARR1)。为了更清楚地说明这一点，我们从形态学和组织学角度证明，ARR1 激活可以抑制 CRE1 缺陷（wo1 突变）。然而，我们也发现这种抑制的程度表现出很大的差异。这似乎反映了根生长过程中韧皮部形成的起始受到抑制的时期。 (4)虽然已有部分报道表明ARR1人磷酸盐在体外可发生从CRE1到AHP的传递，但尚未建立能够阐明分子种类特异性的高效系统。这次，我们构建了一个系统，使用培养的昆虫细胞高频表达每种蛋白质。利用该系统中表达的蛋白质，我们构建了一个在体外有效发生磷传递的系统。然而，即使使用该系统，分子种类的特异性仍未被发现。 (5)虽然arr1-1突变株对细胞分裂素反应的敏感性降低，但它并没有变得完全不敏感。 arr2-1 突变也会降低易感性，但不如 arr1-1 那么多。这些双突变体的表型与arr1-1几乎相同，根的组织学观察也支持了这一点。这似乎反映了ARR1在11种转录因子ARR中表达量最高的事实。