水チャネルの遺伝子発現と機能特性から見た植物多細胞系の構築

基于水通道基因表达和功能特征的植物多细胞系统构建

• 批准号: 12037206
• 负责人: 前島 正義
• 金额: $ 2.11万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12037206/
• 关键词: 水チャネル; 液胞膜; 細胞膜; CAM植物; 水透過率

水チャネルは浸透圧差に依存した水の膜透過を促進する。水チャネルファミリーは動植物に広く分布するが、植物では細胞膜に加えて液胞膜にも存在し、分子種の数が多いのが特徴である。本研究は、多数の水チャネル分子の生理的機能と組織内での分布を明確にする目的で、ダイコンの細胞膜(PAQ)と液胞膜(VM23)の水チャネルに焦点をあて、1)各分子種の遺伝子発現、蓄積量の細胞特異性の解明、2)水ストレスへの応答、3)耐乾燥性植物への水チャネル遺伝子の導入と形質への影響の解析を目的とした。結果の概要は以下の通りである。1)水チャネルは普遍的な膜要素としてどの細胞にも均等に存在するとの推定に反して、明確な細胞特異性が明らかになった。いずれのPAQも幼根・胚軸の中心柱、肥大根の形成層、葉柄の維管束鞘にmRNAとタンパク質の蓄積が認められた。また、VM23の場合は、幼根・胚軸の中心柱、葉柄の維管束鞘に顕著な蓄積がみられ、肥大根では柔組織全体に分布していることが明らかとなった。いずれも成長の盛んな細胞、維管束周辺などの水透過量の多い細胞であり、生理的合目的性に合うと判断した。2)ダイコン実生に0.3Mのマニトールで浸透圧ストレスを与えると、PAQの数種の発現量は2,3時間後に一過的に上昇し、やがて減少した。したがって高浸透圧ストレス初期には水チャネルを増やし、長期的ストレスには水チャネルの発現を抑えて水の細胞外への流出を抑制しているものと推定した。3)CAM植物カランコエへの水チャネル導入に成功し、現在、性質を解析中である。

水通道根据渗透压差异促进膜渗透水。水通道家族广泛分布在植物和植物中，但在植物中也存在于液泡膜以及细胞膜中，其特征是大量分子物种。这项研究集中在萝卜细胞膜（PAQ）和液泡膜（VM23）的水道上，目的是阐明组织中许多水通道分子的生理功能和分布，并分析1）1）在基因表达和植物中的细胞特异性的效果。及其对特征的影响。结果的摘要如下：1）清晰的细胞特异性已被揭示，这与假定在所有细胞中作为通用膜元素同样存在的假定。在所有PAQ中，在放射性分解和下胃基的中央柱，高质细胞的尾部层以及写的血管鞘中都观察到mRNA和蛋白质的积累。另外，在VM23的情况下，在辐射的中央柱和下尾基和叶柄的血管束鞘中存在显着积累，并且发现萝卜分布在整个实质组织中。所有这些细胞都是高度渗透的，例如血管束周围的细胞，并被确定适合生理目的。 2）当萝卜幼苗以0.3m的马itol醇承受渗透应激时，几种PAQ物种的表达水平在2-3小时后急剧增加，并最终减少。因此，据估计，在高渗透应激的早期阶段，水通道被增加，并且在长期的应力中抑制了水通道的表达以抑制水向细胞外部的流出。 3）成功将水通道引入了Cam Plant Calanchoe，目前正在分析这些物业。

项目成果

Ueoka-Nakanishi,H.: "Functional expression of mung bean Ca^<2+>/H^+ antiporter in yeast and its intracellular localization in the hypocotyl and tobacco cells."European Journal of Biochemistry. 267. 3090-3098 (2000)

Ueoka-Nakanishi，H.：“绿豆Ca^2/H^逆向转运蛋白在酵母中的功能表达及其在下胚轴和烟草细胞中的细胞内定位。”欧洲生物化学杂志。

Hara-Nishimura,I.: "Vacuolar processing enzymes and aquaporins."Annual Plant Reviews. 5. 20-42 (2001)

Hara-Nishimura,I.：“液泡加工酶和水通道蛋白。”年度植物评论。

Maeshima,M.: "Tonoplast transporters : organization and function."Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology. 52(印刷中). 469-497 (2001)

Maeshima, M.：“液泡膜转运蛋白：组织和功能”。《植物生理学和植物分子生物学年鉴》52（出版中）469-497（2001 年）。

Frangne, N.: "Expression and distribution of vacuolar aquaporin in young and mature leaf tissues of Brassica napus in relation to water fluxes"Planta. 212. 270-278 (2001)

Frangne，N.：“甘蓝型油菜年轻和成熟叶组织中液泡水通道蛋白的表达和分布与水通量的关系”Planta。

前島正義: "日本生化学会編「基礎生化学実験法」第2巻「生体試料」(第4章3節植物細胞の小器官、分担執筆)"東京化学同人. 245 (2000)

前岛正义：《基本生化实验方法》，日本生化学会编，第 2 卷，《生物样品》（第 4 章第 3 节，植物细胞的细胞器，撰稿人），东京化学同人社 245（2000）。