ピロリン酸による植物の代謝制御とそれを応用した植物機能改変

通过焦磷酸盐控制植物代谢并利用焦磷酸盐改变植物功能

• 批准号: 20K05826
• 负责人: 瀬上 紹嗣
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: National Institute for Basic Biology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K05826/
• 关键词: ピロリン酸; 糖代謝; プロトンポンプ; デンプン; 液胞; 窒素; 液胞輸送; 重力

ピロリン酸(PPi)は、200以上の代謝反応から生産され、その蓄積は生物にとって毒となる。しかし、植物細胞では200μMほどの比較的高い濃度が維持され、PPiを利用する複数の酵素がエネルギー源として利用している。そのうち、液胞膜のH+ポンプであるH+-PPaseがPPi消費の大部分を占めること、さらに可溶性PPaseを欠損させた多重変異体ではより高いPPiの蓄積が発生し、細胞壁成分が減少し、デンプンが蓄積するという代謝変動がみられることを明らかにしてきた。このことから、細胞内PPiは主にH+-PPaseによって調節されていると考え、その実証と生理的意味を探索している。H+-PPaseはほぼすべての細胞で発現するが、アミロプラストを平衡石とする根端のコルメラ細胞のみ極端に低いという発現特徴を示す。ここに野生型H+-PPaseと、H+輸送活性のみを欠損しPPi分解のみを行う変異型H+-PPaseを異所発現させると、暗処理条件において野生型と比較してデンプンが減少し液胞体積が増大する表現型が観察された。重力感知の平衡石であるデンプン粒維持のためにH+-PPaseの発現量がコルメラ細胞で抑えられていると考え、H+-PPaseの異所発現体の重力屈性における表現型を調べたところ、デンプンを蓄積しないpgm変異体と野生型の中間程度の値を示した。根の長さについては、異所発現による影響は見られなかった。PPi量がこの表現型を決定しているという仮説の下、液胞膜局在型H+-ATPase AHA10を発現させたところ、予想外に液胞の増大とデンプンの低下という同様の表現型が見られ、酵母や大腸菌可溶性PPase発現株では表現型が見られなかった。これらの結果から、観察された表現型は液胞膜タンパク質の過剰発現やATPの消費量増加によるものであるという可能性を考慮し、検証実験を行っている。

Youdaoplaceholder0 <s:1> acid (PPi) 応, over 200 <s:1> metabolic reaction 応 され ら ら production され, そ <s:1> accumulation of <s:1> biological にとって toxins となる. し か し, plant cell で は 200 microns ほ ど の is high concentration of い が maintain さ れ, PPi を using す る plural の enzyme が エ ネ ル ギ ー source と し て using し て い る. そ の う ち, liquid membrane の H + ポ ン プ で あ る H + - PPase が の PPi consumption accounted for most of the を め る こ と, さ ら に soluble PPase を owe loss さ せ た multiple variations variants で は よ り high い PPi の accumulation が 発 し, cell wall composition が reduce し, デ ン プ ン が accumulation す る と い う metabolism - move が み ら れ る こ と を Ming ら か に し Youdaoplaceholder0 た た. こ の こ と か ら, intracellular PPi は に H + - Lord PPase に よ っ て adjust さ れ て い る と え test, そ の be card と physiological meaning を explore し て い る. H + - PPase は ほ ぼ す べ て の cells で 発 now す る が, ア ミ ロ プ ラ ス ト を statolith と す る radicular の コ ル メ ラ cells の み extreme low に い と い う 発 we 徴 を す. こ こ に wild type H + - PPase と, H + transport activity の み を owe loss し PPi decomposition の み を line う - H + - alien PPase を 発 now by different さ せ る と conditions, dark 処 に お い て wild-type と compare し て デ ン プ ン が reduce し が raised large vacuole volume す る phenotype が 観 examine さ れ た. Gravity perception の statolith で あ る デ ン プ ン grain maintain の た め に H + - PPase の 発 now quantity が コ ル メ ラ cells で え suppression ら れ て い る と え test, H + - PPase の の 発 by now body gravity bend difference に お け る phenotype を adjustable べ た と こ ろ, デ ン プ ン を accumulation し な い PGM - variant と wild-type の middle degree の numerical を shown し た. The root length is さに さに さに さに て て て, and the resulting による effects are られな られな った. Amount of PPi が こ の phenotype を decided し て い る と い う 仮 said の type, liquid membrane in H + - ATPase AHA10 を 発 now さ せ た と こ ろ, to think outside に vacuole の raised large と デ ン プ ン の low と い う with others の phenotype が see ら れ, yeast や coliform soluble PPase 発 now strains で は phenotype が see ら れ な か っ た. こ れ ら の results か ら and examines 観 さ れ た phenotype は vacuole membrane タ ン パ ク qualitative の through turning 発 now や ATP の consumption rights に よ る も の で あ る と い を consider し う possibility, 検 certificate be 験 を line っ て い る.

项目成果

植物におけるピロリン酸と窒素代謝の関係を探る

探讨植物焦磷酸盐与氮代谢的关系

• 发表时间: 2020
• 作者: 福田茉由;三枝毬花;佐藤良介;木下悟;巴山貴晶;Fanny Bellegarde;Ali Ferjani;前島正義;瀬上紹嗣
• 通讯作者: 瀬上紹嗣

Lack of Vacuolar H+ -Pyrophosphatase and Cytosolic Pyrophosphatases Causes Fatal Developmental Defects in Arabidopsis thaliana

• DOI: 10.3389/fpls.2020.00655
• 发表时间: 2020-05-26
• 期刊: FRONTIERS IN PLANT SCIENCE
• 影响因子: 5.6
• 作者: Fukuda, Mayu;Mieda, Marika;Segami, Shoji
• 通讯作者: Segami, Shoji

食虫植物モウセンゴケの運動を制御する高速電気シグナルの解析

分析控制食肉植物摩洛哥运动的高速电信号

• 发表时间: 2023
• 作者: 瀬上 紹嗣; Gergo Palfalvi; 棚瀬 邦明; 松田 陸玖; Peng Chen; 須田 啓; 下村 拓史; 大井 祥子; 豊田 正嗣; 長谷部 光泰
• 通讯作者: 長谷部 光泰

Electrical and Ca2+ Signal Transductions Controlling the Tentacle Movement of the Carnivorous Plant Drosera rotundifolia

电和 Ca2 信号转导控制食肉植物圆叶茅膏菜触手运动

• 发表时间: 2023
• 作者: 加藤 翔;本山 高幸;浦本 雅一;野川 俊彦;鎌倉 高志;長田 裕之;Shoji Segami
• 通讯作者: Shoji Segami

食虫植物モウセンゴケにおける高速カルシウムシグナル伝達

食肉植物摩洛哥的快速钙信号传导

• 发表时间: 2022
• 作者: 前野美久;大島敏久;大森勇門;瀬上 紹嗣，Palfalvi Gergo， 棚瀬 邦明，下村 拓史，陳 鵬，松田 陸玖，須田 啓，張 列弛，大井 祥子，真野 弘明，重信 秀次，豊田 正嗣， 長谷部 光泰
• 通讯作者: 瀬上 紹嗣，Palfalvi Gergo， 棚瀬 邦明，下村 拓史，陳 鵬，松田 陸玖，須田 啓，張 列弛，大井 祥子，真野 弘明，重信 秀次，豊田 正嗣， 長谷部 光泰