植物の根端メリステムに対する有害金属毒性としてのDNA損傷の検証

验证 DNA 损伤对植物根分生组织的有毒金属毒性

• 批准号: 21K05330
• 负责人: 浦口 晋平
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Kitasato University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K05330/
• 关键词: DNA損傷; ファイトケラチン; 根端分裂組織; 有害金属; シロイヌナズナ; SOG1; 細胞分裂; 根端メリステム

まず，有害金属ストレスが植物の根端においてDNA損傷ストレスを生じるのか検証することを目的として，初年度に確立したリアルタイムPCRによるDNA損傷評価系を用いて，シロイヌナズナの野生型および有害金属感受性の変異株cad1-3の根端におけるDNA損傷レベルを様々な有害金属ストレス条件下で評価した。亜ヒ酸，カドミウム，無機水銀，フェニル水銀はいずれもDNA損傷を誘発したが，野生型と変異株cad1-3の違いは明確ではなかった。変異株では細胞質の有害金属をキレート化するペプチド・ファイトケラチンを合成できないため，有害金属によるDNA損傷が野生型に比べて亢進されるという仮説を立てていたが，cad1-3でDNA損傷が高くなったのはフェニル水銀処理のみで，亜ヒ酸，カドミウム，無機水銀については野生型とcad1-3ともにDNA損傷は同程度であった。続いて，有害金属ストレスが植物の根端分裂組織の機能に及ぼす影響を明らかとするため，cad1-3の根端をモデルに組織や細胞の形態や細胞死の発生について顕微鏡観察を実施した。その結果，亜ヒ酸ストレスでは分裂組織内の維管束部で細胞死を特異的に観察した。亜ヒ酸による根の伸長の停止は可逆的で，亜ヒ酸ストレスの解除により根伸長は再開された。一方，カドミウムでは根端分裂組織の移行領域周辺にダメージを生じ，カドミウムストレスを解除してもダメージからの回復は観察されなかった。Ku70やRAD51などDNA損傷修復に関わる分子のシロイヌナズナ変異株を取得し，cad1-3との二重変異株を作成した。pWOX5-WOX5-GFPやpCYCB1;2-CYCB1;2-YFPなどのマーカー系統についても交配によってcad1-3背景への移植を進めた。

The aim of this study was to establish a DNA damage assessment system for early detection of DNA damage at the root tip of plants by PCR, and to assess DNA damage at the root tip of wild-type plants and plants susceptible to harmful metals, cad1 -3. Acid, mercury, inorganic mercury, mercury can induce DNA damage, wild-type mutant cad1 -3 can induce DNA damage. The DNA damage caused by harmful metals in the cytoplasm of different plants is higher than that caused by wild-type DNA damage. The DNA damage caused by harmful metals is higher than that caused by wild-type DNA damage caused by mercury treatment. The DNA damage caused by inorganic mercury is higher than that caused by wild-type DNA damage caused by cad1 -3. In addition, harmful metal species affect the function and function of plant root tip division tissue. The root tip of cad1-3 is divided into tissue, cell morphology and cell death. Microscopic observation is carried out. As a result, cell death in vascular bundle of mitotic tissue was observed specifically. The elongation of the root is reversible, and the elongation of the root is reversible. On the one hand, the root of the split organization of the transition field around the edge of the birth, the release of the top of the list to the recovery of the inspection. Ku70, RAD51, and CAD1 -3 are the molecular variants involved in DNA damage repair. pWOX5-WOX5-GFP pCYCB1;2-CYCB1;2-YFP

项目成果

根端分裂組織の有害元素応答におけるSOG1,ANAC044,ANAC085の役割

SOG1、ANAC044和ANAC085在根分生组织有毒元素反应中的作用

• 发表时间: 2021
• 作者: Riki MATSUSAKA;Akihiko HATANO;浦口晋平,菅谷 翔,小川琴未,大城有香,中村亮介,高根沢康一,清野正子
• 通讯作者: 浦口晋平,菅谷 翔,小川琴未,大城有香,中村亮介,高根沢康一,清野正子

Phytochelatin-mediated metal detoxification pathway is crucial for an organomercurial phenylmercury tolerance in Arabidopsis

• DOI: 10.1007/s11103-021-01221-0
• 发表时间: 2021-11
• 期刊: Plant Molecular Biology
• 影响因子: 5.1
• 作者: Shimpei Uraguchi;Y. Ohshiro;Yuto Otsuka;E. Wada;Fumii Naruse;Kakeru Sugaya;Kenichiro Nagai;A. Wongkaew;Ryosuke Nakamura;Yasukazu Takanezawa;S. Clemens;Naoko Ohkama‐Ohtsu;M. Kiyono

根端分裂組織に対する有害元素毒性の特異性とオーキシンの関係性

有毒元素对根分生组织毒性的特异性及与生长素的关系

• 发表时间: 2022
• 作者: Nagihiro Miyahara;Nanae Terado;Saki Kaneko;Akihiko Hatano;浦口晋平,小田切美優,小川琴未,羽貝知洸,平川桃子,齋藤光莉,大城有香,中村亮介,高根沢康一,清野正子
• 通讯作者: 浦口晋平,小田切美優,小川琴未,羽貝知洸,平川桃子,齋藤光莉,大城有香,中村亮介,高根沢康一,清野正子

Development of affinity bead-based <i>in vitro</i> metal-ligand binding assay reveals dominant cadmium affinity of thiol-rich small peptides phytochelatins beyond glutathione

基于亲和珠的<i>体外</i>金属配体结合测定揭示了除谷胱甘肽之外富含硫醇的小肽植物螯合素的主要镉亲和力

• DOI: 10.1093/mtomcs/mfab068
• 发表时间: 2021
• 期刊: Metallomics
• 影响因子: 3.4
• 作者: Uraguchi Shimpei;Nagai Kenichiro;Naruse Fumii;Otsuka Yuto;Ohshiro Yuka;Nakamura Ryosuke;Takanezawa Yasukazu;Kiyono Masako
• 通讯作者: Kiyono Masako

モデル植物の根端が切り拓く有害金属毒性の新展開

模型植物根尖揭示有毒金属毒性的新进展

• 发表时间: 2022
• 作者: 山隈 優;Narantsog Choijookhuu;矢野 公一;池ノ上 実;甲斐 健吾;Fidya;白水 慎一郎;田中 美緒;石塚 匠;菱川 善隆;浦口晋平,大城有香,中村亮介,高根沢康一,清野 正子
• 通讯作者: 浦口晋平,大城有香,中村亮介,高根沢康一,清野 正子