葉緑体においてクロロフィルbの合成量を調節するフィードバック機構の解析

叶绿体叶绿素b合成量反馈机制分析

基本信息

批准号：
18770025
负责人：
山里明弘
金额：
$ 0.51万
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 Young Scientists (B)
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18770025/
关键词：
植物生理光合成色素体機能

项目摘要

高等植物において、クロロフィルbは効率よく光を集めるために重要な色素である。その合成量はクロロフィリドaオキシゲナーゼ(CAO)の活性によって調節される。高等植物のCAOは、Aドメイン(CAO自身の蓄積量を制御する領域)、Bドメイン(長さのみが保存されている領域)、Cドメイン(活性中心を含み酵素反応を行う領域)と名付けられた三つのドメインから構成されており、CAOの活性制御は、CAO自身の蓄積量がAドメインによって調節されることで行われている。しかし、そのAドメインを介したCAOの蓄積量制御の生理的意義や、その蓄積量制御の分子機構について明らかにされていなかった。本研究は、CAOの蓄積量制御がクロロフィルbによってフィードバックを受ける機構を明らかにするために、CAO遺伝子の発現を熱誘導性プロモーターで制御すると同時に、Aドメイン-GFP融合遺伝子を強制発現するシロイヌナズナ形質転換株を作成・解析した。その結果、作成したシロイヌナズナ形質転換株において、クロロフィルbの蓄積量を熱処理によって変化させることに成功した。しかし、Aドメイン-GFP融合タンパク質を検出できなかったため、フィードバック機構の解明には至らなかった。一方で、Aドメインによる蓄積量制御の分子機構の解析に有効である、Aドメインに対してランダムミュータジェネシスを行ったシロイヌナズナ形質転換株の作成・選抜方法を確立した。さらに、CAOの蓄積量制御の生理的役割を明らかにするために、Aドメインを除去したCAOまたは全長のCAOを強制発現するシロイヌナズナ形質転換株の緑化過程を詳細に解析した。その結果、AドメインによるCAOの蓄積量の制御機構が、緑化過程のシロイヌナズナ発芽種子を光阻害から防御する役割をもつことを明らかにした。

在高等植物中，叶绿素b是有效收集光线的重要色素。其合成量受叶绿素加氧酶（CAO）的活性调节。高等植物中的CAO被命名为A结构域（控制CAO积累量的区域）、B结构域（仅长度保守的区域）和C结构域（包含活性中心并进行酶促反应的区域）。 CAO的含量是通过调节A结构域积累的CAO本身的量来控制的。然而，通过A结构域控制CAO积累量的生理意义以及控制CAO积累量的分子机制尚未阐明。本研究通过热诱导启动子控制CAO基因的表达，同时在拟南芥中强制表达A结构域-GFP融合基因，以阐明叶绿素反馈调节CAO积累的机制。 b. 创建并分析可转换股票。结果，我们成功地通过热处理改变了拟南芥转化菌株中积累的叶绿素b的量。然而，由于无法检测到A结构域-GFP融合蛋白，因此无法阐明反馈机制。另一方面，我们建立了一种通过A结构域随机诱变来创建和选择拟南芥转化子的方法，该方法可有效分析A结构域介导的积累调节的分子机制。此外，为了阐明调节CAO积累量的生理作用，我们详细分析了强制表达去除A结构域或全长CAO的CAO的拟南芥转化体的绿化过程。结果表明，A结构域介导的CAO积累控制机制在保护拟南芥萌发种子绿化过程中免受光抑制方面发挥作用。