植物においてアルミニウムが液胞を介して誘発するプログラム細胞死の分子機構

铝通过液泡诱导植物程序性细胞死亡的分子机制

• 批准号: 16K14872
• 负责人: 山本 洋子
• 金额: $ 2.33万
• 依托单位: Okayama University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• 财政年份: 2016
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2016-04-01 至 2017-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-16K14872/
• 关键词: アルミニウムイオン; 液胞プロセシング酵素; スクロース輸送体; タバコ培養細胞; プログラム細胞死; N遺伝子; NtSUT1遺伝子; VPE遺伝子; アルミニウム; ミトコンドリア

アルミニウムイオン（Al）による細胞毒性は、増殖の盛んな細胞にみられ、根においては先端の分裂・伸長域において細胞死を誘発する。Alによる細胞死誘発機構の解明を目的に、3つの遺伝子、VPE（液胞プロセシング酵素）遺伝子、N（ウイルス抵抗性）遺伝子、NtSUT1（スクロース輸送体）遺伝子に着目し、タバコ植物体ならびに培養細胞を用いて解析した。タバコ培養細胞を用いて作出したVPE遺伝子の発現抑制（RNAi）系統と野生系統との比較解析から、VPE1遺伝子がAlによる細胞死の実行因子であることを見いだした。N遺伝子は、タバコがタバコモザイクウイルスに感染した際にVPE遺伝子に依存した過敏感細胞死の誘発に必要であることから、Alによる細胞死誘発における関与について、N遺伝子を持つタバコ系統と持たない系統を用いて比較解析をしたが、Alによる細胞死の誘発ならびにVPE遺伝子の発現誘導の程度に差はみられず、N遺伝子の関与は否定された。細胞の増殖に必要な炭素源のスクロースは、細胞膜に局在するNtSUT1を介して取り込まれ、液胞に蓄積されて浸透圧調節物質として細胞伸長にも寄与することから、タバコ植物体を用いてNtSUT1遺伝子の過剰発現系統ならびに発現抑制系統を作出し野生系統とともに根伸長への影響を比較した。通常の栽培条件では、根端で発現するNtSUT1遺伝子の発現量が多いほど根端の遊離糖含量が増加し根伸長が促進された。同様に、Al処理においても、NtSUT1遺伝子の発現量が多いほどAlによる根の伸長阻害ならびに細胞死が緩和された。以上の結果より、液胞に局在するプロテアーゼVPE1が、Alによる細胞死の実行因子であること、根端で発現する細胞膜局在のNtSUT1が、細胞伸長を正に調節する因子であるとともに、Alによる細胞死や細胞伸長阻害に対する抑制因子でもあることを初めて明らかにした。

アルミニウムイオン (Al) による Cytotoxicity は、Proliferation んな Cell にみられ, root においては tip の division and elongation domain において cell death を induce 発 する. Al による cell death induction mechanism の明をpurpose に, 3 つ の 伝子, VPE (vacuum プ ロ セ シ ン グ enzyme) 伝子, N (ウ イ ル ス den) Resistance), NtSUT1 (スクロースtransporter), いてanalyzed by いてanalyzed cells. The VPE legacy system and the wild-type system were created using human cultured cells.のComparative analysis of から, VPE1 legacy 伝子がAl による cell death の実行factor であることを见いだした. N伝子は、タバコがタバコモザイクウイルスにInfectionしたInternationalにVPE伝子にdependenceしたpass Sensitive cell death is necessary to induce cell death. The remaining system and the system are compared with each other, and the system is used to compare and analyze the system, and the cell is dead.発ならびにVPE 缝子の発appears to induce the degree of difference はみられず, N 缝子の关 and はnegativeされた. NtSUT1 is necessary for the growth of cells and the source of carbon and the structure of the cell membraneを开してtake り込まれ, vacuole accumulation されてosmotic pressure regulating substance としてcell elongation にも发It is a system that uses することから and タバコplant body いてNtSUT1 legacyならびに発appears to inhibit the systemをmakes the wild systemとともにroot elongationへのeffectを comparesした. Normally, the cultivation conditions are the same, the amount of free sugar at the root end of NtSUT1 and the free sugar content at the root end are increased, and the root elongation is promoted and the root elongation is promoted. The same as that of Al treatment, NtSUT1 has a good effect on the growth of the roots, and the cell death can be alleviated. The results of the above are: VPE1, VPE1, cell death factor, NtSUT. 1. Cell elongation is regulated by factor であるとともに, and Al による cell deathやThe inhibitor of cell elongation inhibition is the inhibitor of cell elongation.

项目成果

Overexpression of the sucrose transporter gene NtSUT1 alleviates aluminum-induced inhibition of root elongation in tobacco (Nicotiana tabacum L.)

• DOI: 10.1080/00380768.2017.1283646
• 发表时间: 2017-01
• 期刊: Soil Science and Plant Nutrition
• 影响因子: 2
• 作者: Koki Kariya;M. Sameeullah;Takayuki Sasaki;Yoko Yamamoto

アルミニウム耐性タバコ培養細胞におけるミトコンドリア電子伝達系の解析

耐铝烟草培养细胞线粒体电子传递链分析

• 发表时间: 2016
• 作者: Takeshi Adachi;Keigo Nagahama and Susumu Izumi;Yoko Yamamoto・Yoshiyuki Tsuchiya・Takayuki Sasaki;Koki Kariya・Takayuki Sasaki・Yoko Yamamoto;土屋善幸・苅谷耕輝・佐々木孝行・山本 洋子
• 通讯作者: 土屋善幸・苅谷耕輝・佐々木孝行・山本 洋子

Avoidance mechanism of ROS production under aluminum stress in plant cells

铝胁迫下植物细胞ROS产生的避免机制

• 发表时间: 2017
• 作者: Takeshi Adachi;Keigo Nagahama and Susumu Izumi;Yoko Yamamoto・Yoshiyuki Tsuchiya・Takayuki Sasaki
• 通讯作者: Yoko Yamamoto・Yoshiyuki Tsuchiya・Takayuki Sasaki

アルミニウムストレス下の植物におけるエネルギー代謝変換に基づく活性酸素種生成の回避

铝胁迫下植物基于能量代谢转化避免活性氧的产生

• 发表时间: 2016
• 作者: Koki Kariya;Muhammad Sameeullah;Takayuki Sasaki and Yoko Yamamoto;苅谷耕輝・佐々木孝行・山本洋子;Yoko Yamamoto・Yoshiyuki Tsuchiya・Takayuki Sasaki;Koki Kariya・Takayuki Sasaki・Yoko Yamamoto;Takayuki Sasaki・Yoshiyuki Tsuchiya・Michiyo Ariyoshi・Peter R. Ryan・Yoko Yamamoto;山本洋子・土屋善幸・佐々木孝行
• 通讯作者: 山本洋子・土屋善幸・佐々木孝行

A new mechanism of aluminium-induced cell death involving vacuolar processing enzyme in both cultured-cell and root systems of tobacco

铝诱导烟草细胞死亡的新机制，涉及烟草培养细胞和根系统中的液泡加工酶

• 发表时间: 2017
• 作者: Takeshi Adachi;Keigo Nagahama and Susumu Izumi;Yoko Yamamoto・Yoshiyuki Tsuchiya・Takayuki Sasaki;Koki Kariya・Takayuki Sasaki・Yoko Yamamoto
• 通讯作者: Koki Kariya・Takayuki Sasaki・Yoko Yamamoto