細胞壁再生イメージング解析法による細胞壁ネットワーク構築メカニズムの解明

利用细胞壁再生成像分析方法阐明细胞壁网络构建机制

基本信息

批准号：
17J01427
负责人：
九鬼寛明
金额：
$ 1.09万
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：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-26 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

前年度、プロトプラストの細胞壁再生が遅くなる突然変異体の探索の結果、xyloglucan xylosyltransferase 1/2 (xxt1 xxt2)を同定した。この突然変異体は、細胞壁主成分の１つであるキシログルカンを欠損していることで知られる。本年度はこの突然変異体について詳細な解析を進めた。２４時間培養したxxt1 xxt2プロトプラストの細胞壁をカルコフロールという　β-グルカン染色試薬で染色したところ、xxt1 xxt2は確かに野生型よりも細胞壁再生が遅いものの、一見したところ野生型と類似した正常なネットワーク構造を形成することができることがわかった。この突然変異体を、キシログルカンを含む培地で培養した結果、カルコフロールで可視化されたネットワーク構造は太く明確な構造へと変化した。しかし、セルロース特異的な抗体を用いた免疫染色ではこのような構造変化は観察されなかった。また、電界放出型走査型電子顕微鏡によるセルロース微繊維の観察の結果、通常の培地で培養したxxt1 xxt2プロトプラストとキシログルカンを含む培地で培養したxxt1 xxt2プロトプラストの間には、見た目やネットワークの太さに違いが認められなかった。このことから、カルコフロール染色時に見られた見た目の変化は外因性キシログルカンの過剰沈着によるものと判断した。これらの結果はキシログルカンが正常なネットワーク構造を持つ細胞壁の構築に必須ではないことを示唆している。xxt1 xxt2は根や胚軸においてセルロースネットワークパターンに異常が観察されているが、本研究によってこのような異常がネットワーク構築後に生じるものであることが提案された。

去年，我们通过寻找减缓原生质体细胞壁再生的突变体，鉴定出了木葡聚糖木糖基转移酶 1/2 (xxt1 xxt2)。已知该突变体缺乏木葡聚糖，木葡聚糖是细胞壁的主要成分之一。今年，我们对这个突变体进行了详细的分析。当培养了24小时的xxt1和xxt2原生质体的细胞壁用一种叫做calcofurol的β-葡聚糖染色试剂染色时，xxt1和xxt2的细胞壁再生速度肯定比野生型慢，但乍一看似乎有发现可以形成与野生型相似的正常网络结构。当这种突变体在含有木葡聚糖的培养基中培养时，用 calcoflor 可视化的网络结构变成了更厚且更清晰的结构。然而，在使用纤维素特异性抗体的免疫染色中没有观察到这种结构变化。此外，通过使用场发射扫描电子显微镜观察纤维素微纤维，我们发现在普通培养基中培养的xxt1 xxt2原生质体和在含有木葡聚糖的培养基中培养的xxt1 xxt2原生质体之间存在外观和网络厚度差异。观察到差异。由此确定，在糠醛染色期间观察到的外观变化是由于外源性木葡聚糖的过度沉积所致。这些结果表明木葡聚糖对于构建具有正常网络结构的细胞壁不是必需的。在xxt1和xxt2的根部和下胚轴中观察到异常的纤维素网络模式，本研究提出这种异常发生在网络构建之后。

项目成果

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細胞壁イメージングと新規の酵素機能の解析に基づく新しい細胞壁高次構造モデルの提案

基于细胞壁成像和新酶功能分析的新型细胞壁高阶结构模型的提出

DOI：
发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
0
作者：
Aoki K;Hozumi A;Ekawa M;Shimizu K;Yokoyama R;Nishitani K;西谷和彦，横山隆亮，大林武，鳴川秀樹，柴田航希，加賀悠樹，加藤萌木，黒羽剛，倉田哲也，堀江佐知子，牧雅之，山田和範，青木裕一，田高周，成瀬孝史，西羽美，木下賢吾，青木考，阿部光知，出村拓，吉田聡子，白須賢，長谷部光泰，星野敦，榊原康文，若杉達也，山田恭司;横山隆亮，大林武，鳴川秀樹，加賀悠樹，加藤萌木，黒羽剛，西谷和彦;鳴川秀樹，加賀悠樹，横山隆亮，黒羽剛，西谷和彦;九鬼寛明，桧垣匠，篠原直貴，横山隆亮，黒羽剛，三上慎吾，馳澤盛一郎，西谷和彦
通讯作者：
九鬼寛明，桧垣匠，篠原直貴，横山隆亮，黒羽剛，三上慎吾，馳澤盛一郎，西谷和彦

細胞壁再生イメージング解析法によるキシログルカンの機能解析

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