植物におけるトレハロースシグナル伝達機構の解明

阐明植物中海藻糖信号传导机制

基本信息

批准号：
07F07575
负责人：
今井亮三
金额：
$ 1.47万
依托单位：
National Agricultural Research Organization
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2009
项目状态：
已结题

项目摘要

トレハロースを直接代謝する酵素トレハラーゼはゲノム中に1コピーである。そこでこの遺伝子に注目し、そのノックアウト変異株および過剰発現体を作出して解析した。TreTko,およびTreOXは、通常生育条件下では表現型が観察されなかったが、TreToxにおいては根の長さ及び分枝パターンに異常が見られた。即ち、TreToxでは、根が短く、分枝が活発であった。各系統のトレハラーゼ活性及び内生トレハロース量を求めた。TreOX株では、導入遺伝子発現量に依存して、トレハラーゼ活性が上昇していた。TreTko株では活性はほとんど検出されなかった。トレハロース量はTreTko株では野生株に比べて約2倍に上昇していた。TreOX株では微量の蓄積しか見られなかった。以上の結果からトレハラーゼ遺伝子の発現量に依存して細胞内トレハロース量が変化することが分かった。シロイヌナズナにおいては、高濃度トレハロース存在下では、根の伸長は阻害されることが知られている。100mMトレハロース存在下で発芽した野生株幼苗の根の長さは20mm程度に制限された。その時トレハラーゼ阻害剤VXAを添加した場合は更に根の生育が制限され、12mm程度に抑えられた。一方、過剰発現TreOX株では、トレハロースによる根の伸長抑制が緩和されていた。緩和効果はトレハラーゼ遺伝子の発現量に依存していた。また、VXAによりその緩和がキャンセルされることから、トレハラーゼの活性に依存したトレハロース耐性が存在することが明らかとなった。

海藻糖酶是一种直接代谢海藻糖的酶，在基因组中有一个拷贝。因此，我们关注该基因并创建并分析了其敲除突变体和过表达子。在正常生长条件下，TreTko 和 TreOX 中未观察到表型，但 TreTox 中观察到根长度和分枝模式异常。也就是说，TreTox 具有短根和活跃的分枝。测定各菌株的海藻糖酶活性和内源海藻糖量。在TreOX菌株中，海藻糖酶活性的增加取决于引入的基因表达量。 TreTko 菌株中几乎没有检测到任何活性。 TreTko 菌株中的海藻糖含量大约是野生型的两倍。在 TreOX 菌株中仅观察到痕量的积累。由以上结果可知，细胞内海藻糖的量根据海藻糖酶基因的表达量而变化。在拟南芥中，已知高浓度海藻糖的存在会抑制根伸长。在100mM海藻糖存在下发芽的野生幼苗的根长被限制在20mm左右。当当时添加海藻糖酶抑制剂VXA时，根系生长进一步被限制在12毫米左右。另一方面，在过表达TreOX系中，海藻糖对根伸长的抑制得到缓解。松弛效果取决于海藻糖酶基因的表达水平。此外，由于 VXA 取消了松弛，因此很明显海藻糖抗性依赖于海藻糖酶活性。