小胞輸送が支配する根の水分屈性制御分子の同定と解析

囊泡运输控制根向水性分子的鉴定和分析

基本信息

批准号：
09J06705
负责人：
森脇哲平
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2011
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-09J06705/
关键词：
水分屈性シロイヌナズナ小胞輸送 GNOM MIZ1 MIZ2 オーキシン RabC1 PINタンパク質

项目摘要

植物の根は、水分含量の多い空間へと屈曲伸長する水分屈性を示す。先行研究の結果、水分屈性に必須な遺伝子の探索より、細胞内小胞輸送の調節因子であるARF-GEFをコードするGNOM/MIZ2が同定されている。しかしながら、このGNOMあるいは小胞輸送系がどのように水分屈性を制御するのかという問題については明らかになっていない。そこで、本研究は水分屈性を制御する小胞輸送について、GNOMに関連した分子の探索および解析により明らかにしようとするものである。既知の水分屈性制御分子として機能未知であるMIZ1が同定されている。MIZ1とGNOMとの関連について明らかにするため、遺伝学的解析を行った。MIZ1の過剰発現系統は根系形成の異常を示すが、miz2突然変異はMIZ1過剰発現系統の表現型を抑圧した。この結果より、GNOMはMIZ1の下流で機能することがわかった。さらに、MIZ1を過剰発現することによる根系形成の異常は、植物ホルモンであるオーキシン内生量の低下に起因することも明らかにした。次に、水分屈性に伴う小胞輸送系の動態変化を解析するため、膜輸送およびオルガネラのマーカー分子について、これらの局在変化を解析した。その結果、RabC1が水分勾配刺激により細胞の頂端または基部側で凝集することを見出した。この変化はARF-GEF阻害剤であるBFAによっては抑制されなかったことから、RabC1の局在変化はGNOMの上流で制御されることが示唆された。一方、オーキシンを添加することで、RabC1の局在変化は抑制された。この結果は、MIZ1の過剰発現によりオーキシン量が低下するという結果と一致する。また、オーキシンの内生量を低下させると水分屈性能は向上するが、RabC1を欠損した突然変異体では、オーキシン量低下による水分屈性能の向上は認められなかった。以上の結果より、水分屈性に機能する小胞輸送系として新たにRabC1を見出すと共に、その制御がオーキシンによって調節されていることを明らかにした。また、RabC1はGNOMの上流で機能している可能性を示した。

植物的根部表现出水分屈曲和伸长到水分含量高的空间中。先前的研究已经确定了编码细胞内囊泡转运的调节剂ARF-GEF的GNOM/MIZ2，这是通过寻找对图生必不可少的基因。但是，尚未阐明该侏儒或囊泡转运系统如何调节水分潮流的问题。因此，这项研究试图通过搜索和分析与GNOM相关的分子来阐明调节水分向潮流的囊泡转运。已鉴定出是已知的远景调节分子的MIZ1。进行了遗传分析以阐明MIZ1和GNOM之间的关系。过表达的MIZ1谱系表现出异常的根系形成，而Miz2突变抑制了Miz1过表达谱系的表型。这些结果表明，MIZ1下游的GNOM功能。此外，还揭示了由MIZ1过表达引起的根系形成异常，这是由内源性生长素（一种植物激素）减少引起的。接下来，为了分析由于水分湿度而引起的囊泡传输系统的动力学变化，分析了这些定位变化的膜传输和细胞器标记分子。结果，我们发现RABC1通过水分梯度刺激在细胞的顶端或焦点侧聚集。 ARF-GEF抑制剂BFA并未抑制这种变化，这表明RABC1中的定位变化受GNOM上游的调节。另一方面，生长素的添加抑制了RABC1的定位变化。该结果与MIZ1过表达降低生长素水平的结果一致。此外，降低内源量的生长素可以改善水的弯曲性能，但是在不足的RABC1突变体中，由于降低了生长素的量，没有观察到水弯曲性能的改善。从上面的结果中，我们发现了RABC1是一种在院子里起作用的新囊泡运输系统，并揭示了其控制受生长素调节。这也表明RABC1可能在GNOM的上游起作用。