負重力屈性に関わる樹木細胞壁の形成メカニズム

负向地性相关的树细胞壁形成机制

基本信息

批准号：
17J08050
负责人：
平出秀人
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-26 至 2020-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17J08050/
关键词：
lignin compression wood laccase p-hydroxyphenyl unit negative tropism lignification reaction wood cell wall Cryptomeria japonica

项目摘要

本研究では、針葉樹における負重力屈性発現に重要な遺伝子として、圧縮あて材特異的に発現するラッカーゼ（ヒノキ/スギ、それぞれCoLac1/CjLac1）に着目し、その機能解析を行った。CoLac1とCjLac1は、負の重力屈性発現の力との関係が示唆されている二次壁中層外周部（S2L）に局在し、そこでリグニンの酸化重合を担うと考えられる。しかしながらその詳細は不明であり、これを明らかにして負重力屈性への寄与を実証する必要がある。S2Lでは植物の木化組織では珍しくHタイプのリグニンが局在していることが示唆されている。蛍光標識モノリグノールによって、木化中細胞壁におけるHモノマーやGモノマーの酸化重合活性を可視化したところ、S2Lでは他の顕著にHモノマーの重合活性が高く、逆にGモノマーの酸化重合活性は他の壁層と比べて低かった。さらにタバコBY-2で発現させたリコンビナントCoLac1はGモノマーに加えてHモノマーも酸化でき、その酸化速度は他のラッカーゼ（CoLac3や分化中木部由来の祖酵素）よりも明らかに高かった。これら結果は、CoLac1が高いHモノマー酸化能を持つことを示す。圧縮あて材特異的ラッカーゼ（CjLac1）の発現を抑制したスギ組換え体では、CjLac1遺伝子のmRNA量がWTの10-20％まで低下した。さらに、CjLac1タンパク質は、WTでは検出できたが、組換え体では検出できなかった。以上より、作出したスギ組換え体ではCjLac1の発現量が抑制されたと判断した。しかしながら、顕微観察では、その組織の形態やリグニンの堆積様式に違いは見られなかった。一方で、蛍光標識モノリグノールを使ってHモノマーの酸化重合活性を可視化すると、WTよりもその活性が低かった。これは、CjLac1の発現抑制が木化中S2LにおけるHモノマーの酸化重合活性低下を誘導した可能性を示唆する。

在这项研究中，我们专注于laccases（分别是柏树/雪松，Colac1/cjlac1），它们在压缩材料中特别表达，是针对针叶树中负重性的基因，并分析了其功能。 colac1和cjlac1位于次要壁（S2L）外围的外围，其中已经提出了负重引力发育的力之间的关系，并被认为是木质素氧化聚合的原因。但是，细节尚不清楚，有必要澄清这一点并证明其对负重性偏见的贡献。有人提出，H型木质素位于S2L中，这在植物木材组织中很少见。当使用荧光标记的单极醇可视化木材中H和G单体在细胞壁中的氧化聚合活性时，S2L中的其他H单体显着更高，相反，G单体的氧化聚合活性低于其他壁层的氧化聚合活性。此外，在烟草By-2中表达的重组COLAC1除了G单体外还可以氧化H单体，并且其氧化速率显然高于其他Luccase（Colac3和祖先从分化的Xyletiped Xyletem Part产生的祖先酶）。这些结果表明Colac1具有高H-M-M-M-M-M-M-M-M-MENONER氧化能力。在抑制压缩材料特异性漆酶（CJLAC1）表达的雪松重组中，CJLAC1基因中的mRNA量降低至WT的10-20％。此外，在WT中可以检测到CJLAC1蛋白，但不能在重组中检测到。从以上确定CJLAC1的表达水平在产生的雪松重组中被抑制。然而，显微镜观察结果显示在组织的形态或木质素的沉积样式上没有差异。另一方面，当使用荧光标记的单极醇可视化H单体的氧化聚合活性时，其活性低于WT。这表明CJLAC1表达的抑制可能导致木材中S2L中H单体的氧化聚合活性的降低。