高等植物分化色素体の形構築と分裂制御

高等植物分化质体的形状构建与分裂控制

• 批准号: 14760068
• 负责人: 藤原 誠
• 金额: $ 2.11万
• 依托单位: The Institute of Physical and Chemical Research
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14760068/
• 关键词: 葉緑体分裂; ストロミュール; GFP; 白色体; Zリング; arc変異体

研究実施計画に基づき実験を行い、以下の成果を得た。色素体分裂制御シロイヌナズナ葉緑体分裂異常変異体ark11のMinDコード領域中に一アミノ酸置換をもたらす一塩基変異を見出した。野生型MinDタンパクのC末にダブルHAエピトープを付加した融合タンパク(MinD : dHA)をMinDプロモーターarc11で発現させたところ、異常形質が回復した。arc11がMinD変異体であると共にMinD : dHAが機能タンパクであることが示唆された。葉緑体FtsZは一次構造上FtsZ1とFtsZ2の二種に分類されるが、FtsZ1C末にGFPを融合したタンパクをシロイヌナズナ野生株で発現させたところ、既知のZリングが葉緑体分裂部位で観察された。FtsZ1:GFPは葉緑体のみならず非光合成組織の白色体でもZリングを形成し、分裂収縮部位と局在を共にした。一方、FtsZ2:GFPはZリング形成能を失っていた。FtsZ2に対しては保存領域に対するペプチド抗体を作製した。MinEについては、GFP融合タンパクが、単独タンパクと同様にカリフラワーモザイクウイルス35Sプロモーター(CaMV35Sp)による過剰発現により葉緑体分裂異常を引き起こしたため、機能タンパクであると結論した。以上より、既知葉緑体分裂因子の挙動を解析するツールが整った。色素体管状構造形成CaMV35Sp制御下FtsZ1cDNAを強制発現する形質転換シロイヌナズナを作出した。葉と胚軸の表皮細胞で色素体管状構造が活性化していることを観察した。しかし、シロイヌナズナの色素体管状構造は組織間更には細胞間で形成状況が大きく異なっていた。更なる解析に向けて、管状構造の保存性がより高い植物組織を検索した。CaMV35Spと色素体移行配列を持つGFPを用いた一過性発現系により、タバコアルビノ変異体で有意な管状構造活性化を観察した。

我们根据研究实施方案进行了实验，得到了以下结果。我们发现一个单核苷酸突变导致质体分裂调节的拟南芥叶绿体分裂缺陷突变体 ark11 的 MinD 编码区出现单个氨基酸取代。当使用MinD启动子arc11表达在野生型MinD蛋白的C末端添加双HA表位的融合蛋白(MinD：dHA)时，异常性状得以恢复。有人认为 arc11 是 MinD 突变体，MinD:dHA 是功能蛋白。叶绿体FtsZ根据其一级结构分为FtsZ1和FtsZ2两种类型，但当在拟南芥野生株中表达FtsZ1C末端融合有GFP的蛋白质时，在叶绿体分裂位点观察到已知的Z环。完成了。 FtsZ1:GFP不仅在叶绿体中而且在白体、非光合组织中形成Z环，并且定位于分裂收缩位点。另一方面，FtsZ2:GFP 失去了形成 Z 环的能力。对于 FtsZ2，针对保守区域生成了肽抗体。关于MinE，我们得出结论，GFP融合蛋白是一种功能蛋白，因为与单一蛋白一样，由花椰菜花叶病毒35S启动子（CaMV35Sp）引起的过度表达导致叶绿体分裂异常。综上所述，我们现在有了一个工具来分析已知叶绿体分裂因子的行为。我们创建了一种转基因拟南芥，它在 CaMV35Sp 的控制下强制表达 FtsZ1 cDNA，从而诱导质体管结构的形成。我们观察到叶子和下胚轴表皮细胞中质体管状结构的激活。然而，拟南芥中质体管状结构的形成在组织之间甚至细胞之间存在很大差异。为了进一步分析，我们寻找管状结构保存较好的植物组织。使用具有质体易位序列的 CaMV35Sp 和 GFP 瞬时表达系统，我们观察到烟草白化突变体中管状结构的显着激活。