樹木木部柔細胞の耐寒性における可溶性糖の役割とその蓄積の制御機構の解明

阐明可溶性糖在树木木质部薄壁细胞耐冷性中的作用及其积累的控制机制

基本信息

批准号：
10J05901
负责人：
春日純
金额：
$ 1.79万
依托单位：
Iwate University
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 2012
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度は、季節的な低温脱馴化過程でセイヨウハコヤナギの枝で起こる蛋白質の変動についてのプロテオーム解析を行った。また同時に、生細胞の耐寒性や形成層活動の再開時期、組織に含まれる可溶性糖含量変化なども調べ、これらのプロテオーム変動との関わりについて検討した。生細胞の耐寒性は、3月下旬まで高い値を維持し、その後、徐々に低下した。形成層細胞の分裂は、4月中旬に開始した。組織中の可溶性糖については、試料採取期間を通して徐々に減少し、特に、スクロース、ラフィノース、スタキオース含量と耐寒性との間に高い相関性が認められた。木部組織のアポプラストに存在する可溶性糖含量は、4月中旬から5月初旬にかけて高い値を示した。この春季のアポプラストの糖含量の上昇は、冬季に柔細胞に貯蔵された炭素源の再分配に関与すると思われる。タンパク質については、樹皮及び木部由来の細胞膜タンパク質、可溶性タンパク質のそれぞれについて、約1,000種の変動を追跡することに成功した。これらのタンパク質には、糖分析で検出された糖種の代謝酵素やトランスポータも数多く含まれていた。脱馴化過程で蓄積量が減少するタンパク質として、スタキオース合成酵素やスクロースリン酸合成酵素などが見られた。スタキオースやスクロースは植物の耐寒性獲得への関与が強く示唆されており、上記の酵素が糖の蓄積を介した耐寒性制御へ関与することが予想された。また、4月下旬と5月上旬には、木部でヘキソーストランスポータ及びH^+ATPアーゼの蓄積量の増加が見られた。これらのトランスポータは、同時期のアポプラストの糖含量の増加に関与する可能性がある。本研究により、脱馴化時期における耐寒性の変動や糖の輸送に関与が予想されるいくつかのタンパク質を同定できた。今後、これらのタンパク質の生理的な役割を明らかにしていくために、各タンパク質についてより詳細な解析が必要となる。

今年，我们对季节性低温脱适应过程中三叶杨枝条中发生的蛋白质变化进行了蛋白质组学分析。同时，我们还研究了活细胞的耐冷能力、形成层活性恢复的时机以及组织中可溶性糖含量的变化，并研究它们与蛋白质组变化的关系。活细胞的耐冷能力一直保持在较高水平，直到3月下旬，然后逐渐下降。形成层细胞分裂于四月中旬开始。在整个采样期间，组织中的可溶性糖逐渐减少，特别是蔗糖、棉子糖和水苏糖含量与抗寒性之间存在高度相关性。木质部组织质外体中的可溶性糖含量在四月中旬至五月初呈现高值。春季质外体糖含量的增加可能与冬季储存在薄壁细胞中的碳源的重新分配有关。关于蛋白质，我们成功追踪了约 1,000 种细胞膜蛋白质以及来自树皮和木质部的可溶性蛋白质的变化。这些蛋白质还含有许多代谢酶和糖分析中检测到的糖种类的转运蛋白。发现水苏糖合酶和蔗糖磷酸合酶是在去驯化过程中积累水平降低的蛋白质。强烈建议水苏糖和蔗糖参与植物耐寒性的获得，并预测上述酶将参与通过糖积累控制耐寒性。此外，4月下旬和5月初，木质部中己糖转运蛋白和H^+ATP酶的量增加。这些转运蛋白可能参与质外体糖含量的同时增加。通过这项研究，我们能够识别出几种预计与去驯化期间的耐冷性和糖运输变化有关的蛋白质。将来，需要对每种蛋白质进行更详细的分析，以阐明这些蛋白质的生理作用。