塩ストレス適応戦略としてのナトリウムおよび適合溶質のオルガネラ間輸送システム

钠和相容溶质的细胞器间运输系统作为盐胁迫适应策略

• 批准号: 17051030
• 负责人: 高倍 昭洋
• 金额: $ 2.69万
• 依托单位: Meijo University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-17051030/
• 关键词: オルガネラ; ベタイン; ナトリウム; 塩ストレス; 植物

本研究は、塩ストレスにともなうナトリウムイオンの輸送、およびグリシンベタイン(ベタイン)などの適合溶質のオルガネラ間輸送に関与する遺伝子産物の役割をオルガネラ分化の視点で明らかにすることを目的とする。具体的には、シュガービートなどのベタインを蓄積するものと、アラビドプスを用いて解析を進める。ナトリウムイオンの輸送に関する研究---植物の細胞内Na^+濃度の調節の基本は過剰なNa^+の細胞外への排出および液泡への蓄積である。動物、酵母、バクテリアとは異なり、植物の場合、Na^+/H^+アンチポーターがこれに関与する。植物のNa^+/H^+アンチポーターは、NhaP (CPAl型、細胞質膜に局在するSOS1および液泡膜のNHX1が属する)、NapA (CPA2型)、NhaD型が存在すると予想されている。そこで、機能のわからないNhaP、NapA、NhaD型アンチポーターについて検討した。N耐塩性ラン藻がもつ2個のNapAlアンチポーターはアルカリ性で活性が高く、1つはNa^+/H^+アンチポーター、もう一つはNa^+/(H^+,K^+)アンチポーターとしてはたらくことが明らかになった。NhaP1アンチポーターに存在する親水性のC末端部分がNa^+に対する親和性やアンチポーター活性のpH依存性に関与することを明らかにした。一方、アラビドプシスのNhaDアンチポーターについても検討した。その結果、NhaDの輸送するイオン、局在性は複雑である。plasma membrane protein 3(PMP3)が塩ストレスにより誘導されて、過剰な塩(Na^+あるいはK^+)によるNa^+あるいはK^+の細胞内への蓄積を抑制する作用があることをPMP3遺伝子の過剰発現およびノックアウト体を用いて明らかにした。カリウムイオンは細胞内に大量に存在し細胞の活性を阻害しないことから、浸透圧適合溶質としても働くと考えられていた。これまで、濃度勾配にしたがってK^+を細胞内へ排出するトランスポーターは知られていなかった。今回、K^+が細胞外に多量(過剰)に存在するストレス条件下で、VibrioのNhaP2アンチポーターが濃度勾配にしたがってK^+を細胞内へ排出することを見い出した。これまで、大腸菌のNa^+/H^+アンチポーターとして、NhaA、NhaB、ChaAが知られていたが、ChaAがK^+/H^+アンチポーターとして過剰なK^+を細胞外に排出する機能を果たしていることを明らかにした。ベタインの合成・輸送に関する研究---植物、動物、バクテリアのベタインは、コリンの2段階の酸化により合成されることが知られている。私達はある種の耐塩性ラン藻はグリシンの3段階のメチル化によりベタインを合成していることを見い出した。これに関与する2個の遺伝子を淡水性ラン藻に導入すると淡水性ラン藻が海水で生育すること、また植物に導入すると多くのベタインを蓄積し植物の塩ストレス耐性が向上することが明らかになった。耐塩性ラン藻からベタイントランスポーター遺伝子を単離し、マングローブのベタイントランスポーターと比較検討した。シュガービートの形質転換系が確立できたので、コリンモノオキシゲナーゼ、ベタイントランスポーター遺伝子の単離を進めている。

This study aims to clarify the transport, transport and distribution of the appropriate solute in the transport process and the relationship between the production and distribution of the carrier products. The specific content of the document is stored in the database and analyzed in the database. Study on the transport of Na + in plant cells---The regulation of Na + concentration in plant cells is basically related to the excretion of Na + and the accumulation of Na + in vacuoles. Animals, yeasts, plants, Na^+/H^+ The Na^+/H^+ ion exchange rate, NhaP (CPA1 type, SOS1 type, NHX1 type), NapA (CPA2 type) and NhaD type are expected to exist in plants. NhaP, NapA, NhaD type of software N resistance: 2 NapAl, 1 Na^+/H^+, 1 Na^+/(H ^+,K^+), 1 Na ^+/(H^+,K^+), Na^+/(H^+, Nhap1 has affinity for the C-terminal moiety and pH-dependence. A party, the NhaD, the NhaD The results, NhaD and transport, and the nature of the situation are complex. Plasma membrane protein 3(PMP3) is a protein that inhibits intracellular accumulation of K ^+ in cells, and is induced by K ^+ in cells. A large number of cells are present in the cell. The concentration of K^+ in the cell is adjusted to the concentration of K^+ in the cell. In the presence of K^+, the concentration of Vibrio NhaP2 is adjusted to the intracellular level. The Na^+/H ^+ concentration of E. coli is higher than K^+/H^+ concentration of E. coli. A Study on the Synthesis and Transportation of Organic Compounds--Plant, Animal, and Organic Compounds The three stages of the process of transformation are: The two genes are introduced into freshwater algae, and the two genes are introduced into seawater. The two genes are accumulated in plants. The two genes are tolerant to each other. The resistance of the algae to environmental degradation is discussed in detail. The quality of the product is determined by the quality of the product. The product is determined by the quality of the product.

项目成果

Genes for direct methylation of glycine provide high levels of glycinebetaine and abiotic-stress tolerance in Synechococcus and Arabidopsis.

• DOI: 10.1073/pnas.0409017102
• 发表时间: 2005-02
• 期刊: Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America
• 影响因子: 11.1
• 作者: Rungaroon Waditee;Md Nazmul H Bhuiyan;Vandna Rai;K. Aoki;Yoshito Tanaka;T. Hibino;Shigetoshi Suzuki;J. Takano;A. Jagendorf;T. Takabe;T. Takabe

Carboxyl-terminal hydrophilic tail of a NhaP type Na+/H+ antiporter from cyanobacteria is involved in the apparent affinity for Na+ and pH sensitivity.

蓝藻 NhaP 型 Na /H 逆向转运蛋白的羧基末端亲水尾部参与对 Na 的表观亲和力和 pH 敏感性。

• DOI: 10.1016/j.abb.2006.02.013
• 发表时间: 2006
• 期刊: Archives of biochemistry and biophysics
• 影响因子: 3.9
• 作者: Rungaroon Waditee;T. Buaboocha;Mariko Kato;T. Hibino;Shigetoshi Suzuki;Tatsunosuke Nakamura;T. Takabe
• 通讯作者: T. Takabe

Root specific expression of Na^+/H^+ antiporter gene from Synechosystis sp. PCC6803 confers salt tolerance of tobacco plant.

来自 Synechosystis sp. 的 Na^ /H^ 逆向转运蛋白基因的根特异性表达。

• 发表时间: 2006
• 期刊: Plant Biotechnol 23
• 作者: Hossain GS;Waditee R;Hibino T;Tanaka Y;Takabe T
• 通讯作者: Takabe T

The Halotolerant Cyanobacterium Aphanothece halophytica, Contains NapA Type Na+/H+ Antiporters Involved in Salt Tolerance at Alkaline pH with Novel Ion Specificity

耐盐蓝藻 Aphanothece halophytica，含有 NapA 型 Na /H 反向转运蛋白，参与碱性 pH 下的耐盐性，具有新型离子特异性

• 发表时间: 2005
• 期刊: Appl.Environ.Microb. 71
• 作者: Wutipraditkul N;Waditee R;Incharoensakdi A;Hibino T;Tanaka Y;Nakamura T;Shikata M;Takabe T;Takabe T
• 通讯作者: Takabe T

Root specific expression of Na+/H+ antiporter gene from Synechocystis sp. PCC 6803 confers salt tolerance of tobacco plant

集胞藻 Na /H 逆向转运蛋白基因的根特异性表达。

• 发表时间: 2006
• 作者: G. S. Hossain;Rungaroon Waditee;T. Hibino;Yoshito Tanaka;T. Takabe
• 通讯作者: T. Takabe