恒温植物の熱産生プロセスに関する研究

温血植物产热过程的研究

• 批准号: 12760221
• 负责人: 伊藤 菊一
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Iwate University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2001
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-12760221/
• 关键词: ザゼンソウ; 発熱関連遺伝子; 恒温植物; 熱産生; 脱共役タンパク質; シアン耐性呼吸酵素; 温度調節; 肉穂花序; 発熱植物; 熱産生プロセス; ミトコンドリア; 出芽酵母

植物は哺乳動物とは異なり、自らの体温を調節することなく、外界の気温と共にその体温が変動するものと考えられてきた。ところが驚くべきことに、ある種の植物には、自ら発熱し、体温を調節するものが存在する。本研究においては早春に花を咲かせる発熱植物である「ザゼンソウ」に着目し、本植物の熱産生に関わるシステムを明らかにするための研究を行った。はじめに群落地および人工気象室におけるザゼンソウの発熱変動データーを収集し、肉穂花序の恒温維持に関わる特性を検討した。その結果、ザゼンソウの肉穂花序は約60分を1周期とする体温振動を示すことが明らかになった。興味深いことにこの体温振動は、外気温の変動を原因とする体温の変化により引き起こされ、しかも、この体温振動が誘導されるための体温変化の閾値は0.3℃であると見積もられた。植物界でこのような微少温度変化を認識し、恒温性を維持できる生体応答システムはザゼンソウ以外には報告がない。この研究成果は、2001年夏に米国で開催されたアメリカ植物生理学会年次総会で招待講演を行った。次に、このザゼンソウに特徴的な体温振動過程における発熱関連遺伝子のmRNA発現量について検討した。発熱関連遺伝子としては、哺乳動物で非ふるえ熱産生の原因遺伝子であることが明らかになっている脱共役タンパク質(uncoupling Protein : ucp)のザゼンソウホモログ、および、植物の発熱原因遺伝子であるとされているシアン耐性呼吸酵素(alternative oxidase : aox)遺伝子をターゲットとした。特にaox遺伝子は従来ザゼンソウ肉穂花序より単離されておらず、本研究においてその単離を行った。ノーザン解析により、肉穂花序の体温振動過程におけるucpおよびaox遺伝子の発現を調べたところ、それぞれのmRNAの蓄積量には大きな変動がなく、体温の変動は発熱関連遺伝子の転写レベルでは調節されていないことが推察された。

Plant and mammal temperature regulation The plant has a natural temperature. This study focuses on the study of early spring flower growth and plant development. The characteristics of heat transfer and constant temperature maintenance of flowers are discussed in this paper. The result is that the temperature of the inflorescence is about 60 minutes. The temperature fluctuation threshold value is 0.3 ℃. The temperature fluctuation threshold value is 0.3℃. In the plant kingdom, the temperature changes slightly, and the homeostasis is maintained. The results of this research were presented at the annual meeting of the American Society of Plant Physiology in the summer of 2001. In addition, the detection of mRNA expression of heat-related genes in the process of temperature vibration characterized by this phenomenon is discussed. The heat related gene is responsible for heat generation in mammals. The uncoupling Protein : ucp is responsible for heat generation in plants. The alternative oxidase : aox is responsible for heat resistance in plants. In this study, the author of the paper studied the relationship between the two species. The expression of ucp and aox genes is regulated during the process of temperature vibration of the flower, and the accumulation of ucp and aox mRNA is regulated.

项目成果

Ito, K., Uemura, M.: "Sensing of temperature changes and oscillatory thermoregulation in the spadix of skunk cabbage(Symplocarpus foetidus)"Plant Biology 2001. 90 (2001)

Ito, K., Uemura, M.：“臭菘 (Symplocarpus foetidus) 花序的温度变化和振荡温度调节的感知”植物生物学 2001. 90 (2001)

Wang, K-J., Takahata, Y., Ito, K., Zhao, Y-P., Tsutsumi, K., Kaizumam N.: "Genetic characterization of a novel soybean Kunitz trypsin inhibitor"Breeding Science. 51. 185-190 (2001)

Wang, K-J.、Takahata, Y.、Ito, K.、Zhao, Y-P.、Ttsutsumi, K.、Kaizumam N.：“新型大豆 Kunitz 胰蛋白酶抑制剂的遗传特征”育种科学。

K.Ito: "Assesment of uncoupling activities of Symplocarpus uncoupling proteins using a yeast heterologous expression system."Plant Cell Physiol.. 41. S141 (2000)

K.Ito：“使用酵母异源表达系统评估 Symplocarpus 解偶联蛋白的解偶联活性。”植物细胞生理学.. 41. S141 (2000)