オルガネラ動態が駆動するアブシシン酸の迅速生成機構の解明と膜交通モデルの検証

细胞器动力学驱动脱落酸快速产生机制的阐明及膜运输模型的验证

基本信息

批准号：
22K06282
负责人：
坂本敦
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Hiroshima University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究の目的は，①ストレスに応答したアブシシン酸（ABA）配糖体の加水分解による迅速なABA生成機構と，②その植物生理学的意義の解明である。シロイヌナズナでこの反応を担う脱配糖体酵素BG1は小胞体（ER）ボディ局在であるため，アポプラストに貯蔵されるABA配糖体から如何にしてABAを生成するのかは謎である。これまでの研究から，乾燥に応答したERボディの動態変化と連動した小胞輸送などの膜交通によって，BG1 の一部がアポプラストに輸送されると考えている。本研究では，この膜交通仮説を証明するとともに，新規合成に先立ち起こるABA配糖体の加水分解の植物生理学的意義を明らかにするために，以下の２つの研究項目を実施し，本年度は記載の成果を得た。①BG1-RFP融合蛋白質を発現する形質転換植物の解析から，BG1が乾燥のみならず，塩ストレスによってもアポプラストに移動することを示唆する結果を得た。他方，ERボディに局在するが，BG1とは基質特異性が異なる脱配糖体酵素PYK10についても同様な解析を行ったところ，PYK10は乾燥などのストレス条件下でもERボディに留まることが明らかとなり，BG1輸送の特異性が示唆された。この結果は，ABA配糖体代謝には関わらないPYK10がアポプラストに移行することに合目性がないことからも支持される。また，小胞輸送や膜輸送の関与を明らかにするために，これらに欠陥を持つ変異株バックグラウンドで融合蛋白質を発現する形質転換株の作出に着手した。②BG1遺伝子破壊株の発現解析から，早期にABAに応答する遺伝子の幾つかが，野生株と比較して乾燥による誘導レベルが抑制されており，BG1による迅速なABA生成とABA応答遺伝子との因果関係が示唆された。現在，BG1遺伝子破壊がトランスクリプトーム全体に与える影響をRNAシークエンスにより評価作業中である。

本研究的目的是 (1) 阐明响应胁迫而水解脱落酸 (ABA) 糖苷快速产生 ABA 的机制，以及 (2) 其在植物中的生理意义。在拟南芥中，负责该反应的糖苷酶 BG1 位于内质网 (ER) 体中，因此质外体中储存的 ABA 糖苷如何生成 ABA 仍然是一个谜。根据之前的研究，我们认为 BG1 的一部分通过膜运输（例如囊泡运输）运输到质外体，这与内质网响应干燥的动力学变化有关。在本研究中，我们进行了以下两项研究，以证明这种膜运输假说并阐明在新合成结果之前发生的 ABA 糖苷水解的植物生理意义。 (1) 对表达 BG1-RFP 融合蛋白的转化植物进行分析，结果表明 BG1 不仅通过干旱而且通过盐胁迫转移到质外体。另一方面，对 PYK10（一种位于 ER 体内但具有与 BG1 不同的底物特异性的酶）进行的类似分析表明，即使在干燥等应激条件下，PYK10 仍保留在 ER 体内，这表明了其特异性。 BG1 运输。 PYK10 不参与 ABA 糖苷代谢，因此不太可能转移至质外体，这一事实支持了这一结果。此外，为了阐明囊泡运输和膜运输的参与，我们开始创建一种转化菌株，该菌株在具有这些缺陷的突变背景中表达融合蛋白。 ② BG1 基因破坏菌株的表达分析表明，与野生菌株相比，一些早期响应 ABA 的基因的诱导水平受到干燥的抑制，这表明 BG1 快速产生 ABA 与 ABA 响应基因 A 之间存在因果关系。关系被建议。我们目前正在使用 RNA 测序评估 BG1 基因破坏对整个转录组的影响。