植物の個体密度センシング機構の解明

阐明植物种群密度传感机制

基本信息

批准号：
20657010
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 Challenging Exploratory Research
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2009
项目状态：
已结题

项目摘要

同じ植物種でも、育つ環境で植物体は大きくも小さくもなる。植物のサイズは栄養条件や温度、光、水といった要素だけに左右される訳ではなく、どのような植物が周りに植えられているのか,あるいはどのような密度で植えられているかによっても異なる。シロイヌナズナのある遺伝子(PCaP)の破壊株を得て、その種子を寒天培地の上に様々な個体密度で播いたところ、低密度播種の場合は野生株と変化がないのに、高密度の場合は野生株に比べて遺伝子破壊株は生育が抑制され小さな個体となった。そこで、このPCaP1およびPCaP2遺伝子産物がどのような分子であるかを解析し、次の知見を得た。(1)PCaP1とPCaP2はリジンやグルタミン酸に富む酸性タンパク質であり、膜貫通領域をもたない。しかし、N端にミリストイル基が共有結合することで細胞膜に安定に結合する。(2)カルシウム、ボスファチジルイノシトールリン酸(PtdInsP)、カルモジュリン/Ca複合体との結合能を有し、カルモジュリン/Ca複合体の結合は、PtdInsPとPCaPとの結合を解除し、結果としてPtdInsPが遊離する。(3)PCaP1は根、シュートのいずれの組織でも発現し、とくに表皮細胞でのタンパク質蓄積量が多い。(4)PCaP1遺伝子の欠失株では、ある情報伝達分子関連遺伝子の発現が増える。これらの知見を総合して、接触刺激を含む外部情報が細胞質カルシウム濃度変化となり、その変化が、細胞膜のPCaP1を介してPtdInsPへの情報へと流れていくという作動モデルをまとめた。

即使是相同的植物种类也可以根据其生长的环境而变大或变小。植物的大小不仅取决于营养、温度、光照和水等因素，还取决于它周围种植的植物种类和密度。当我们获得某种拟南芥基因（PCaP）的破坏菌株并将其种子以不同的个体密度播种在琼脂培养基上时，我们发现，当以低密度播种时，与野生菌株没有差异，但当以高密度播种时，它与野生菌株没有差异。高密度，与野生菌株相比，基因破坏菌株的生长受到抑制，导致个体较小。因此，我们分析了这些PCaP1和PCaP2基因产物是什么样的分子，并得到了以下发现。 (1) PCaP1和PCaP2是富含赖氨酸和谷氨酸的酸性蛋白，不具有跨膜区域。然而，共价连接到 N 末端的肉豆蔻酰基使其能够稳定地结合到细胞膜上。 (2)具有与钙、磷酸脂酰肌醇(PtdInsP)、钙调蛋白/Ca复合物结合的能力，钙调蛋白/Ca复合物的结合释放了PtdInsP与PCaP之间的结合，导致PtdInsP被释放。 (3)PCaP1在根和地上部组织中均有表达，且该蛋白在表皮细胞中积累尤为明显。 (4)PCaP1基因缺失株中某些信息转导分子相关基因的表达增加。结合这些发现，我们建立了一个操作模型，其中外部信息（包括接触刺激）导致细胞质钙浓度的变化，并且这些变化通过细胞膜中的 PCaP1 流入 PtdInsP 的信息。

项目成果

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An Arabidopsis hydrophilic Ca^<2+>-binding protein with PEVK-like domain, AtPCaP2, is associated with the plasma membrane and interacts with calmodulin and phosphatidylinositol Phosphates.

具有PEVK样结构域的拟南芥亲水性Ca 2+ 结合蛋白AtPCaP2与质膜相关并与钙调蛋白和磷脂酰肌醇磷酸盐相互作用。

DOI：
发表时间：
2010
期刊：
Plant and Cell Physiology 51
影响因子：
0
作者：
Kato;M.;et al.
通讯作者：
et al.

ホスファチジルイノシトールリン酸、カルモジュリンと結合するタンパク質PCaP2の発見.

发现 PCaP2，一种与磷酸磷脂酰肌醇和钙调蛋白结合的蛋白质。

DOI：
发表时间：
2009
期刊：
影响因子：
0
作者：
Lee;M.;加藤真理子
通讯作者：
加藤真理子

Structure-function relationship of AtMTP1, a vacuolar Zn^<2+>/H^+ antiporter and defence mode against zinc stress in atmtpl mutant plant.

atmtpl突变体植物液泡Zn^2/H^逆向转运蛋白AtMTP1的结构-功能关系及锌胁迫防御模式。

DOI：
发表时间：
2008
期刊：
影响因子：
0
作者：
Maeshima;M.
通讯作者：
M.

Characterization of a tobacco TPK-type K^+ channel as a novel tonoplast K^+ channel using yeast tonoplast.

使用酵母液泡膜将烟草 TPK 型 K^ 通道表征为新型液泡膜 K^ 通道。

DOI：
发表时间：
2008
期刊：
Journal of Biological Chemistry 283
影响因子：
0
作者：
Hamamoto;S.
通讯作者：
S.

Deletion of a histidine-rich loop of AtMTPl, a vacuolar Zn^<2+>/H^+ antiporter of Arabidopsis thaliana, stimulates the transport activity.

AtMTP1（拟南芥的液泡Zn 2 /H 2 逆向转运蛋白）的富含组氨酸的环的缺失刺激了转运活性。

DOI：
发表时间：
2008
期刊：
Journal of Biological Chemistry 283
影响因子：
0
作者：
Kawachi;M.
通讯作者：
M.

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