植物の組織分化と細胞成長を生体膜物質輸送系と水チャネル分子から解析する

从生物膜运输系统和水通道分子分析植物组织分化和细胞生长

• 批准号: 10182212
• 负责人: 前島 正義
• 金额: $ 2.05万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
• 财政年份: 1998
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1998 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10182212/
• 关键词: 細胞成長; 水チャネル; 細胞膜; 液胞膜; 維管束; cDNA; H^+-ピロホスファターゼ

水チャネル分子を通して植物組織の分化、生長を解析することを研究の目的とした。水チャネルは多細胞で構築された組織の中の水の流れの方向、量を規定する重要な要素と考えた。本研究では、ダイコンから液胞膜型(γ-,δ-VM23)、細胞膜型(PAQ1,1b,1c,2,2b,2c)の8種の水チャネルcDNAを得て解析した結果、次の知見を得た。(1)細胞膜型は液胞膜型よりもN端側が20-30残基長く、一次構造上の相同性は低い。(2)いずれの水チャネルもダイコン実生の胚軸、生長中の根・葉などでmRNAが多く蓄積しており、細胞の生長時に活発に合成されていた。これ以外の組織においては、各分子種は独自の発現パターンを示し、個別に発現が調節されているものと推定された。(3)特に液胞膜水チャネルは量が多く、最も多い場合液胞膜タンパク質の40%を占める。その60%以上はγ-VM23であること、さらにダイコンの細胞膜では約10%に達することが明らかになった。これらの結果から、生長期の細胞、維管束周辺の細胞および塊根での水チャネル遺伝子の発現が活発であると結論づけられる。より詳細には、個々の細胞レベルでmRNAと水チャネルタンパク質の蓄積量を分析する必要がある。さらに水チャネルの細胞膜、液胞膜への局在化機構の解明を目的に、greenfluorescent protein(GFP)と水チャネル分子の融合タンパク質をタバコ培養細胞BY-2で発現させることを試みた。いずれの水チャネル分子も目的の膜に局在することを確認できた。本研究により、水チャネル分子を通して植物の成長、組織分化、水生理現象を、今後さらに解明していくための基礎的知見と実験系が整った。液胞膜のH^+-pyrophosphataseとCa^<2+>/H^+antiporterについても細胞生長、細胞分化の視点での検討を進めている。

The purpose of this study is to analyze the molecular structure of plant tissues. The direction and quantity of water flow in multicellular tissues are important factors for water production. In this study, we analyzed 8 kinds of cDNA for cell membrane type (γ-,δ-VM23) and cell membrane type (PAQ1,1b,1c,2,2b,2c). (1)Cell membrane type: 20-30 residues long on the N-terminal side, low in identity in primary structure (2)During the growth of the cells, mRNA accumulated in the embryonic axis, roots and leaves, and was synthesized during the growth of the cells. The molecular species are expected to develop independently of other tissues. (3)In particular, the amount of water in the cell membrane is more than 40%, and the most common case is 40%. More than 60% of the cells are gamma VM23. The results show that the cells in the growth stage, the cells in the periphery of vascular bundle and the water in the root are active and the results show that the cells in the growth stage and the vascular bundle are active. It is necessary to analyze the amount of mRNA and protein accumulated in each cell. The cell membrane of the cell membrane and the membrane of the cell membrane in the culture of the cell membrane are analyzed BY the green fluorescent protein(GFP) and the fusion protein of the cell membrane and the cell membrane. The membrane of the target molecule is confirmed. This study aims to clarify the fundamental knowledge of plant growth, tissue differentiation, and water physiology through molecular communication. H^+-pyrophosphatase and Ca^<2+>/H^+antiporter in cell membrane are involved in cell growth and differentiation.

项目成果

Nakanishi,Y.: "Molecular cloning and sequencing of the cDNA for vacuolar H^+-pyrophosphatase from Chara corallina." Biochimica et Biophysica Acta. (印刷中). (1999)

Nakanishi, Y.：“来自珊瑚藻的液泡 H^+-焦磷酸酶的 cDNA 的分子克隆和测序”（Biochimica et Biophysical Acta）（1999 年出版）。

Smart,L.B.: "Genes involved in osmoregulation during turgor-driven cell expansion of developing cotton fibers are differentially regulated." Plant Physiology. 116. 1539-1549 (1998)

Smart，L.B.：“在发育中的棉纤维的膨压驱动的细胞扩张过程中，参与渗透调节的基因受到不同的调节。”

Kasai,M.: "The activity of the root vacuolar H^+-pyrophosphatase in rye plants grown under deficient conditions of mineral nutrients." Plant & Cell Physiology. 39. 890-894 (1998)

Kasai,M.：“在缺乏矿质营养素的条件下生长的黑麦植物中根液泡H^-焦磷酸酶的活性。”

Higuchi,T.: "Molecular cloning,water channel activity and tissue specific expression of two isoforms of radish vacuolar aquaporin." Plant & Cell Physiology. 39. 905-913 (1998)

Higuchi,T.：“萝卜液泡水通道蛋白两种异构体的分子克隆、水通道活性和组织特异性表达。”

Maeshima,M.: "Cycloprodigiosin uncouples H^+-pyrophosphatase of plant vacuolar membrane in the presence of chloride ion." Plant & Cell Physiology. (印刷中). (1999)

Maeshima, M.：“在氯离子存在下，环菌红解偶联植物液泡膜的 H+-焦磷酸酶。”（植物与细胞生理学）（1999 年出版）。