分化中木部におけるリグニン前駆物質の輸送メカニズムの解明

木质素前体在分化木质部中的转运机制的阐明

• 批准号: 11J02570
• 负责人: 津山 濯
• 金额: $ 0.83万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011 至 2012
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11J02570/
• 关键词: リグニン前駆物質; 輸送; コニフェリン; β-グルコシダーゼ; リグニン; トランスポーター; モノリグノール; 共発現解析; シロイヌナズナ; T-DNA挿入変異体

リグニン前駆物質の生合成から細胞壁へ輸送され重合に至るまでの過程は、樹木の主要な生理活動の一つであるが、前駆物質の輸送に関してはほとんど知見が得られていない。これま、ポプラ・ヒノキ分化中木部から得られたミクロソームにおいて、モノリグノール配糖体であるコニフェリンがV-ATPaseによるH+勾配を利用して取り込まれることを示してきた。更なる実験により、このコニフェリン輸送は他の配糖体などによって阻害されない、基質特異性の高い輸送であることが示唆された。さらに輸送に関与する膜の由来をショ糖密度勾配法により確かめたところ、比重の小さいV-ATPaseを含む画分で活性が顕著に見られたが、液胞中に局在する酵素活性のパターンとは一致していなかった。比重の小さい画分はトランスゴルジネットワークの小胞などを含む可能性があり、コニフェリンが小胞輸送により細胞壁へ供給される仮説が考えられる。コニフェリンがリグニン重合に使われるためにはβ-グルコシダーゼ(BGL)によって糖が外される必要がある。系統樹解析により既知のコニフェリンBGLと相同性を持つポプラにおけるBGLを検索、有力な候補をPtrBGLCと名付けた。免疫沈降実験により作製した抗PtrBGLC抗体はコニフェリンBGLを認識することが明らかになった。免疫蛍光顕微鏡観察を行ったところ、ポプラ分化中木部の木化中および木化した二次壁に標識は見られた。コニフェリンBGLは二次壁に局在し、木化に関与している可能性が示唆された。これはコニフェリンが細胞壁へ輸送され、そこで糖が外されリグニン重合に用いられる仮説を支持する。コニフェリンBGLはロッジポールパイン仮道管、シロイヌナズナ維管束間繊維の二次壁に局在するという報告がある。木化二次壁局在型コニフェリンBGLは進化の過程で保存されており、二次壁形成に重要な役割を果たしている可能性が考えられる。

从木质素前体的生物合成到运输到细胞壁和聚合的过程是树木的主要生理活动之一，但关于前体的运输知之甚少。我们之前已经证明，利用 V-ATP 酶产生的 H+ 梯度，松柏苷（一种木质素单糖苷）被吸收到从杨树和柏树分化的木质部获得的微粒体中。进一步的实验表明，这种松柏苷转运具有高度底物特异性，并且不会被其他糖苷抑制。此外，当我们通过蔗糖密度梯度法确认参与运输的膜的起源时，我们发现在含有低比重的V-ATP酶的级分中活性显着，但酶活性模式集中在液泡中它不匹配。低比重部分可能含有跨高尔基体网络的囊泡，并且可以推测松柏素通过囊泡运输供应至细胞壁。为了将松柏素用于木质素聚合，必须通过 β-葡萄糖苷酶 (BGL) 去除糖。通过系统发育树分析，我们在杨树中寻找与已知松柏素BGL同源的BGL，并将一个有希望的候选者命名为PtrBGLC。结果表明，通过免疫沉淀实验制备的抗PtrBGLC抗体识别松柏苷BGL。免疫荧光显微镜显示，在杨树分化木质部木质化过程中和木质化次生壁中观察到该标记。松柏苷 BGL 位于次生壁中，表明它可能参与木质化。这支持了松柏素被运输到细胞壁的假设，其中糖被去除并用于木质素聚合。据报道，松柏苷 BGL 定位于黑松管胞和拟南芥维管间纤维的次生壁中。木质化次生壁定位的松柏素 BGL 在整个进化过程中一直保守，并且可能在次生壁形成中发挥重要作用。

项目成果

ポプラ分化中木部におけるコニフェリンβ-グルコシダーゼの局在

松柏苷β-葡萄糖苷酶在杨树分化木质部中的定位

• 发表时间: 2013
• 作者: 津山濯;高部圭司
• 通讯作者: 高部圭司

シロイヌナズナにおけるリグニン前駆物質輸送体候補LSL1の解析

拟南芥木质素前体转运蛋白候选LSL1的分析

• 发表时间: 2012
• 作者: 津山濯;高部圭司;尾形善之;小林優
• 通讯作者: 小林優

Proton-dependent coniferin transport, a common major transport event in differentiating xylem tissue of woody plants

质子依赖性松柏素运输，木本植物木质部组织分化中常见的主要运输事件

• 发表时间: 2013
• 影响因子: 7.4
• 作者: Taku Tsuyama; Ryo Kawai; Nobukazu Shitan; Toru Matoh; Junji Sugiyama; Arata Yoshinaga; Keiji Takabe; Minoru Fujita; Kazufumi Yazaki
• 通讯作者: Kazufumi Yazaki

シロイヌナズナ花茎におけるリグニン前駆物質輸送体候補LSL1の解析

拟南芥花茎中木质素前体转运蛋白候选LSL1的分析

• 发表时间: 2012
• 作者: 津山濯; 高部圭司; 尾形善之; 小林優
• 通讯作者: 小林優

シロイヌナズナT-DNA挿入変異体を用いたリグニン前駆物質輸送体の絞り込み

使用拟南芥 T-DNA 插入突变体鉴定木质素前体转运蛋白

• 发表时间: 2011
• 作者: 津山濯;高部圭司;尾形善之
• 通讯作者: 尾形善之