光合成を行わない寄生・腐生植物の光センシング系はどの程度保存されているか?

不进行光合作用的寄生植物和腐生植物的光传感系统在多大程度上是保守的？

基本信息

批准号：
15780088
负责人：
岡澤敦司
金额：
$ 2.24万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
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

我々は,進化的に光合成能を失った全寄生植物および腐生植物について,その光シグナル伝達経路を光合成を行う植物と比較した場合に,どのような相違点が存在するかを明らかにすることを目的として研究を行っている.その相違点は,これらの植物が光合成能を失ったことに関連する遺伝子の変化によってもたされていると考えられ,この遺伝子の変化を明らかにすることによって,植物の光シグナル伝達経路に重要な情報が得られると期待されるからである.本課題では,特に光シグナル伝達経路の最上流に位置する光受容体,フィトクロムA(PHYA)に着目して研究を行った.三種の寄生植物および一種の腐生植物についてそのcDNAをクローニングし,光合成を行う高等植物との配列比較を行った.その結果,光合成植物では保存されているアミノ酸において残基の置換が観察された.特に,実験室レベルでも栽培が可能であるヤセウツボのフィトクロムA(OmPHYA)についてさらに詳細に研究を行った.その結果,OmPHYAは光合成を行う植物のPHYAと同様に,光によってその発現量ならびに局在が制御されていることが明らかになった.さらに,OmPHYAの機能を調べるために,これをシロイヌナズナのPHYA欠損変異株より調整したプロトプラスト内で一過性に発現させた.このプロトプラストに遠赤色光を照射し,この条件でPHYAによって誘導される遺伝子の発現量を測定した.この結果,OmPHYAは一部の転写因子の発現を誘導出来るが,PHYA二よって誘導される光合成関連の遺伝子の発現を誘導出来ないことが明らかになった.これらの実験によって,光合成能の喪失に伴う,PHYAの機能変化が明らかになり,光シグナル伝達経路の解明に光合成を行わない植物を用いることの有用性が示された.

我们的目的是阐明与光合植物相比，失去光合能力的全寄生植物和腐生植物的光信号转导途径存在哪些差异，这些差异被认为是由与光合能力丧失相关的遗传变化引起的。这些植物，通过阐明这些基因变化，我们可以在植物的光信号转导途径中这是因为预计将获得重要的信息。在这个项目中，我们将研究重点放在光敏色素A（PHYA）上，这是一种位于光信号转导途径最上游的光感受器，我们克隆了植物的cDNA和光敏色素A（PHYA）。类型的腐生植物，并将其序列与进行光合作用的高等植物的序列进行比较，结果，我们观察到光合植物中保守的氨基酸残基取代甚至在室内水平上也是可能的。我们对海鳗的光敏色素A（OmPHYA）进行了更详细的研究。结果表明，OmPHYA的表达水平和定位受光控制，与进行光合作用的植物的PHYA类似。此外，为了研究 OmPHYA 的功能，我们在由 PHYA 缺陷的拟南芥突变株制备的原生质体中瞬时表达它。我们用光照射并测量了PHYA在这些条件下诱导的基因的表达水平。结果表明OmPHYA可以诱导一些转录因子的表达，但是PHYA2诱导光合作用相关基因的表达。这些实验揭示了PHYA的功能变化与光合作用能力的丧失有关，并证明了使用不进行光合作用的植物来阐明光信号转导途径的有用性。