植物の生殖器官における新規ペルオキシソーム機能の解明

阐明植物生殖器官中的新过氧化物酶体功能

基本信息

批准号：
10J00009
负责人：
山田志野 (後藤志野)
金额：
$ 0.9万
依托单位：
National Institute for Basic Biology (2011)The Graduate University for Advanced Studies (2010)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2010
资助国家：
日本
起止时间：
2010 至 2011
项目状态：
已结题

项目摘要

平成23年度に確立したin vitroおよびin vivoの花粉管伸長解析系により、ペルオキシソームの欠損変異体は人工的な花粉発芽培地では正常に花粉管伸長を示すものの、in vivoの条件においては花粉管伸長が著しく抑制されることを見出した。電子顕微鏡観察により、花粉粒において脂質を蓄積するリピッドボディを多数認めた。また、公開マイクロアレイデータより、花粉における脂肪酸代謝系の上昇を確認すると共に、ペルオキシソーム局在の脂肪酸代謝関連遺伝子KAT2プロモーターGUS解析によって成熟花粉および花粉伸長時にKAT2遺伝子が発現上昇することを明らかにした。すなわち、花粉管伸長時には、ペルオキシソームが脂肪酸代謝経路によって貯蔵脂肪をエネルギー源であるショ糖に変換し、伸長の駆動力および細胞壁の元となる炭素源を供給すると考えられる。なお、人工培地と柱頭における花粉伸長能力の違いは、apem9-2花粉以外のペルオキシソーム欠損変異体でも観察されている。このことから、apem9-2変異体の花粉に観察される花粉管伸長不全はAPEM9遺伝子特異的な機能によるものではないことが明らかとなり、ペルオキシソームの脂肪酸代謝機能が花粉の稔性に重要であることが示された。一方、今回の解析の中で、脂肪酸代謝の欠損だけでは説明のできない現象も観察されている。ペルオキシソームでは植物ホルモンや活性酸素種、窒素酸化物が合成され、いずれの物質も生殖過程において重要なシグナル物質である。現在、活性酸素種の局所的な発生や、活性酸素種の局在のモニターを可能にする系が構築されつつあり、今後は、この技術をapem9-2変異体の解析に応用して解析を進め、生殖過程における薪たなペルオキシソーム機能の解明を進めていきたいと考えている。

利用2011年建立的体外和体内花粉管伸长分析系统，我们发现过氧化物酶体缺陷突变体在人工花粉萌发培养基中表现出正常的花粉管伸长，但在体内条件下并未表现出显着的花粉管伸长。压制。电子显微镜显示花粉粒中存在许多积累脂质的脂质体。此外，我们使用公开的微阵列数据证实了花粉中脂肪酸代谢系统的增加，并且对过氧化物酶体定位的脂肪酸代谢相关基因KAT2启动子的GUS分析表明，KAT2基因表达在成熟花粉和花粉伸长期间增加。即花粉管伸长过程中，过氧化物酶体通过脂肪酸代谢途径将储存的脂肪转化为能量来源蔗糖，提供伸长的驱动力和形成细胞壁的碳源。此外，在除 apem9-2 花粉之外的过氧化物酶体缺陷突变体中也观察到人工培养基和柱头之间花粉伸长能力的差异。这些结果表明，在 apem9-2 突变体花粉中观察到的花粉管伸长缺陷并不是由于 APEM9 基因的特定功能，并且表明过氧化物酶体的脂肪酸代谢功能对于花粉育性很重要。另一方面，在这项分析中，我们还观察到不能仅用脂肪酸代谢缺陷来解释的现象。过氧化物酶体合成植物激素、活性氧和氮氧化物，所有这些都是生殖过程中的重要信号物质。目前，正在构建一个系统，该系统将能够监测活性氧的局部生成和活性氧的定位，将来我们将将该技术应用于 apem9-2 突变体的分析。通过这项研究，进一步阐明过氧化物酶体的功能，过氧化物酶体在生殖过程中充当柴火。