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。

即使有相同的植物物种，植物在生长的环境中也可能大小。植物的大小不仅取决于营养条件，温度，光或水，还取决于周围种植了哪种植物或种植了哪种密度。获得了拟南芥中某个基因（PCAP）的破坏菌株，并在各个单个密度下将种子在琼脂培养基上播种。在低密度播种的情况下，与野生应变相比，基因破坏菌株的生长被抑制，并且与高密度相比，与野生应变相比，基因中断菌株的生长降低了。因此，我们分析了PCAP1和PCAP2基因产物的分子，并获得了以下发现。（1）PCAP1和PCAP2是富含赖氨酸和谷氨酸的酸性蛋白，并且没有跨膜区域。然而，肉豆蔻酰基组共价附着在N端，该末端稳定地结合了细胞膜。（2）它具有结合钙，bossphatidylinylininylininolinositol磷酸盐（PTDINSP）和钙调蛋白/CA复合物的能力，以及钙调蛋白/Ca复合物的结合将PTDINSP与PCAP释放，从而释放了PTDINSP。（3）PCAP1在根组织和芽组织中均表达，并且在表皮细胞中有大量蛋白质积累。（4）在PCAP1基因的缺失菌株中，某些信号传输分子相关基因的表达增加。结合了这些发现，我们编制了一个操作模型，其中包括接触刺激在内的外部信息会导致细胞质钙浓度的变化，以及细胞膜中PCAP1的变化流向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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通讯作者：
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