シロイヌナズナ懸濁培養細胞の低温馴化による凍結耐性誘導機構

拟南芥悬浮培养细胞冷驯化诱导耐冻机制

基本信息

批准号：
06J54032
负责人：
佐々木裕
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Iwate University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

これまでシロイヌナズナ植物体を用いた研究から、低温馴化による凍結耐性付与の研究が進んでいる。しかし、植物体を用いた研究では異なった組織間及び細胞間での相互作用が低温馴化機構を複雑化し、その素過程を観察することが困難な場合が多く存在する。そこで、本研究ではシロイヌナズナT87懸濁培養細胞を用いることで、これらの複雑性を取り除いた培養細胞レベルでの低温馴化機構を解析している。これまでの解析から、本培養細胞における低温馴化による凍結耐性の増大や生理的変化は誘導期の細胞でのみ観察され、成長段階の違いにより低温馴化機構が異なることが明らかとなっている。さらに、本年度の研究から凍結耐性の増大する誘導期の細胞では細胞周期が盛んに進行していることが明らかとなり、細胞周期の進行と低温馴化機構との間の関係が示唆された。そこで、同細胞を用いて細胞周期の同調化の系を確立し、細胞周期に依存した低温応答機構を解析した。解析の結果、低温誘導性遺伝子の発現はG2/M期に比べS及びG1期の細胞で高発現すること、低温処理による細胞内アブシジン酸含量の増大はG1期の細胞で起こることが分かった。これらの変化と相関して、低温処理による凍結耐性の増大もS及びG1期の細胞で起こることが分かった。以上、本研究かち細胞周期に依存した低温馴化機構の存在を明らかにした。細胞周期による低温応答機構の制御は様々な異なった細胞を有する植物体では微小な変化となってしまい解明が困難であったが、細胞レベルの解析を行うことで低温馴化機構に重要となる新たな現象を明らかにした。

迄今为止，使用拟南芥植物的研究一直在进步，以通过低温适应来赋予冻结性。但是，在使用植物的研究中，不同组织与细胞之间的相互作用使低温适应的机理变得复杂，并且通常很难观察到基本过程。因此，在这项研究中，我们分析了培养细胞水平下低温调节的机制，该机制通过使用拟南芥T87悬浮培养细胞来消除这些复杂性。先前的分析表明，仅在诱导阶段观察到由于低温调节而导致的主要培养细胞中的冻结性和生理变化，并且由于生长阶段的差异而导致的冷冻结构机制不同。此外，今年的研究表明，细胞周期在诱导细胞中积极进展，在诱导细胞中，冻结的增加，表明细胞周期进程与低温适应机制之间存在关系。因此，使用相同的细胞建立了细胞周期同步系统，并分析了细胞周期依赖性的冷冻机制。分析表明，S和G1相的细胞中低温诱导基因的表达高于G2/M期，并且由于Cryo-Grestmenty引起的细胞内脱落酸含量的增加发生在G1期的细胞中。与这些变化相关，发现在S和G1相细胞中还会发生由于冷冻处理引起的冻结性增加。这项研究揭示了存在依赖细胞周期的冷冻化是否机制的存在。细胞周期对冷冻疗法反应机理的调节很难理解，因为它在具有不同细胞的植物中发生了很小的变化，但是细胞水平的分析揭示了一种新现象，这对于冷冻疗法的机制很重要。