植物色素体の分化における2つのイソプレノイド経路の役割

两种类异戊二烯途径在植物质体分化中的作用

• 批准号: 17780094
• 负责人: 笠原 博幸
• 金额: $ 2.5万
• 依托单位: The Institute of Physical and Chemical Research
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 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/grant/KAKENHI-PROJECT-17780094/
• 关键词: イソプレノイド; MEP経路; メバロン酸経路; 色素体; サイトカイニン; トランスゼアチン; イソペンテニルアデニン; トレーサー実験; 生合成; メチルエリスリトールリン酸経路; 植物培養細胞; 植物ホルモン

シロイヌナズナの野生型と未分化な植物培養細胞のイソプレノイド合成に於ける色素体のMEP経路および細胞質のメバロン酸経路の役割について調べた。シロイヌナズナT87培養細胞はメバロン酸経路阻害剤メバスタチンに対し野生型と同濃度で阻害作用が見られるが、MEP経路阻害剤ケトクロマゾンに対する耐性は非常に高く、T87培養細胞は野生型を白化させる濃度の50倍、タバコBY-2に至っては100倍の耐性を示した。このことから、培養細胞ではイソプレノイド合成におけるMEP経路とメバロン酸経路の寄与が変動しているのではないかと予想し、各経路の選択的な同位体トレーサー法を用いて各イソプレノイドの主要合成経路を調べた。その結果、T87培養細胞内のサイトカイニン(CK)では活性型のトランスゼアチン(tZ)量は変化していないが、前駆体のイソペンテニルアデニン(ip)型CK類は、多いもので90倍以上も野生型に比べて増加していた。このip型CKのプレニル側鎖は野生型でほぼMEP経路からのみ合成されているため、T87培養細胞では色素体におけるip型CK合成量が増加したのではないかと考えられたが、トレーサー実験の結果では反対にメバロン酸経路からの寄与が著しく増加しており、細胞質でのip型CK合成量が相対的に増えていることが示唆された。このip型CK内生量の増加は培養細胞の液体培地に添加されたオーキシンによりip型からtZ型へ変換するp450酵素遺伝子の発現が抑制された事が原因と考えている。また、メバロン酸経路の寄与が増加する点については、クロロフィルやステロールなど主要な代謝物におけるMEP経路とメバロン酸経路からの寄与の割合に変化は見られなかったため、培養細胞におけるイソペンテニル転移酵素の発現パターンの変化が主な原因ではないかとみてさらに検討している。

In the wild type and undifferentiated plant culture cells, the synthesis of protein is regulated by the MEP pathway of pigment and the service pathway of cytosol. T87 cultured cells showed resistance to acid pathway inhibitors at the same concentration as wild-type cells, MEP pathway inhibitors showed very high tolerance to acid pathway inhibitors, T87 cultured cells showed 50-fold and 100-fold tolerance to wild-type albino concentrations. In this way, the culture cells can be used to adjust the MEP pathway, the acid pathway and the change of the pathway. The isoform of each pathway can be used to adjust the main pathway of each pathway. As a result, the amount of protein in T87 cultured cells (CK) changed from active type to active type (tZ), and the amount of protein in precursor CK increased by more than 90 times compared with wild type. The amount of ip type CK synthesized in T87 cultured cells was increased in response to the increase in the amount of ip type CK synthesized in the wild type and in the cytosol. The increase in the production of ip type CK in cultured cells was due to the inhibition of the production of ip type CK and tZ type CK. The main cause of the change in the expression of enzymes in cultured cells is the change in the MEP pathway of major metabolites and the change in the expression of enzymes in cultured cells.