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Al耐性を異にする植物根の有機酸分泌の調節機構

不同耐铝植物根系有机酸分泌的调控机制

基本信息

批准号：
02F00213
负责人：
松本英明
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Okayama University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2003
项目状态：
已结题

项目摘要

Al誘導性の有機酸分泌は、植物のAl毒性に対する耐性機構の最も重要なものの一つと考えられている。しかしながら有機酸のAlによる分泌誘導機構は十分に理解されていない。本課題では、Al誘導性有機酸分泌における原形質膜H^+-ATPaseの役割について研究した。得られた結果から、以下の事実が明らかになった。低濃度のAlはダイズ根原形質膜H^+-ATPaseの酵素活性を促進したが、高濃度のAlは逆に阻害した。H^+-ATPaseの阻害剤であるバナジン酸は、Al誘導性のクエン酸分泌を強く阻害した。一方、原形質膜H^+-ATPaseの活性化剤であるフシコクシンは、Alによるクエン酸分泌を若干促進した。原形質膜H^+-ATPase遺伝子を過剰発現している形質転換アラビドプシスは、野生株に比べてクエン酸分泌能が高かった。これらの結果は、H^+-ATPaseはAl誘導性クエン酸分泌に関与していることを示した。原形質膜H^+-ATPaseの抗体を用いて免疫沈降によりH^+-ATPaseの分布を調べると、Al(10μM)とアブシジン酸(ABA,5μM)は原形質膜H^+-ATPaseの蛍光発現の増加を認めた。しかしながらウエスタンブロッティング解析によると、Alは原形質膜H^+-ATPaseのタンパク量の増加を誘導していなかったが、原形質膜H^+-ATPaseのリン酸化を促進していた。原形質膜H^+-ATPaseのリン酸化はAl濃度と時間に依存して増加した。Alが原形質膜H^+-ATPase遺伝子の発現増加を誘導しているかどうかは不明であるが、原形質膜H^+-ATPaseの活性発現はAlとホルモンによって誘導されている。これらの結果から、ダイズ根原形質膜H^+-ATPaseのAl誘導性クエン酸放出への関与はタンパクリン酸化を介していることが明らかになった。これらの結果を現在、論文投稿準備中である。

Al-induced organic acid secretion is one of the most important factors in plant tolerance to Al toxicity. The secretion inducing mechanism of organic acids is well understood. In this paper, we studied the mechanism of Al-induced organic acid secretion in plasma membrane H^+-ATPase. The following is a summary of the results obtained. The enzyme activity of H^+-ATPase in protoplasma membrane of root was promoted at low Al concentration, but inhibited at high Al concentration. H^+-ATPase inhibitors are strong inhibitors of acid and Al-induced acid secretion. The activation of protoplasma H^+-ATPase was stimulated by the activation of Al ^+-ATPase. Prototype H^+-ATPase gene expression was higher in the wild than in the wild. H^+-ATPase is responsible for Al-induced acid secretion. The distribution of H^+-ATPase was modulated by immune precipitation, and the fluorescence of H ^+-ATPase was increased by Al(10μM) and ABA (5μM). In addition, the amount of H +-ATPase in plasma membrane was induced and the acidification of H +-ATPase was promoted. The acidification of protoplasma H^+-ATPase increased with time depending on Al concentration. The expression of protoplasma H ^+-ATPase gene was induced by the reaction of Al and H^+-ATPase. The relationship between Al-induced acid release and acidification of protoplast H^+-ATPase in rootsこれらの结果を现在、论文投稿准备中である。