Roles for arginine metabolism in the establishment of plant body plan

精氨酸代谢在植物体计划建立中的作用

基本信息

批准号：
22K06289
负责人：
川出健介
金额：
$ 2.75万
依托单位：
National Institute for Basic Biology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

これまでに、陸上植物の進化において初期に現れたコケ植物・ヒメツリガネゴケでは、茎や葉からなるシュート組織（茎葉体）の発生および成長がアルギニン代謝の変化で促進される現象を見いだしている。そこで本研究では、茎葉体の発生および成長に応じて活性化もしくは抑制される代謝経路の同定を最初の課題とした。そのために、安定同位体13C（炭素）もしくは15N（窒素）で標識したアルギニンをヒメツリガネゴケ組織に取り込ませ、茎葉体の発生および成長とともに利用される動態を質量分析装置で解析する実験系の構築に着手した。ここではまず、安定同位体標識アルギニンをヒメツリガネゴケ組織に処理する方法を検討するとともに、処理する濃度および時間の組み合わせを最適化することを試みた。そして、安定同位体標識アルギニンを添加した培地の上にセロハンを敷き、その上で培養したヒメツリガネゴケにおいて、安定同位体標識アルギニンだけでなく、アルギニン代謝に関連するアグマチン、シトルリン、オルニチンにも安定同位体を含むものを検出する実験系を確立することができた。次に、安定同位体標識アルギニンを処理した後に時系列に沿って原糸体や茎葉体を採集し、茎葉体で特徴的に見られるアルギニン代謝の動態を同定するための実験に取り組んだ。そうしたところ、アグマチン、シトルリン、オルニチンの3方向へ代謝されうるアルギニンが、茎葉体では特徴的な方向へ偏って代謝されていることが分かってきた。このような、アルギニン代謝の発生および成長に応じた特徴的な変化はこれまで知られていないことから、茎葉体におけるアルギニン代謝の役割について考察する重要な知見を得ることができた。

迄今为止，在苔藓植物中，陆地植物进化的早期出现，我们发现由茎和叶片组成的芽组织的发育和生长是通过精氨酸代谢的变化来促进的。因此，在这项研究中，第一个任务是确定因茎和出血的发育和生长而被激活或抑制的代谢途径。为此，我们开始构建一个实验系统，在该系统中，用稳定的同位素13C（碳）或15N（氮）标记的精氨酸被纳入勺子的组织中，并使用质谱仪开发和生长了用作茎的发育和生长的动力学。在这里，我们首先研究了一种将稳定的同位素标记精氨酸处理到窦苔藓组织中的方法，并试图优化浓度和要处理的时间的组合。 An experimental system was established to detect not only stable isotope-labeled arginine, but also stable isotope-labeled arginine, in the cultured medium, cellophane was laid on a medium with stable isotope-labeled arginine, but also agmatine, citrulline, and ornithine, which are related to arginine metabolism, containing stable isotopes.接下来，在用稳定的同位素标记的精氨酸，蛋白水解和骨质韧带进行治疗后，按时间顺序收集，并进行了实验以鉴定肌肉韧带的精氨酸代谢特征的动力学。这导致了这样的发现，即可以在三个方向上代谢的精氨酸：琼脂明，瓜氨酸和鸟氨酸在茎和溶血质中以独特的方向代谢。由于迄今为止尚未知道精氨酸代谢的这些特征变化，因此我们已经对精氨酸代谢在茎和出血体中的作用有重要见解。