植物細胞膜におけるNa共役輸送系の証明と解析; 植物におけるNa必須性の再検討

植物细胞膜中Na耦合转运系统的演示和分析；植物中Na必需性的重新检查；

• 批准号: 09874168
• 负责人: 三村 徹郎
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Hitotsubashi University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 1998
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-09874168/
• 关键词: 細胞膜; イオン輸送; 車軸藻; 無機リン酸; ナトリウム(Na); プロトンATPアーゼ; 無機イオン代謝; 植物栄養; 液胞膜; プロトンATRアーゼ

我々は、車軸藻節間細胞の細胞膜に、リン酸飢餓条件下で発現し、動物細胞と同様にNa^+の電気化学ポテンシャル勾配によって駆動されている新しいタイプのリン酸輸送系の存在を確認した。本研究では、このNa^+/リン酸輸送系の生理学的な特徴を明らかにすると共に、その誘導機構について解析を進めている。本年は、以下の研究事実を明らかにした。1: Na^+/リン酸輸送系の駆動エネルギーを明らかにするため、車軸藻の細胞内潅流法を用いて、ATP依存性と膜電位依存性を検討した。この結果、この輸送系が細胞膜の電位勾配で駆動される可能性が最も高いことが示唆された。2: 膜電位勾配で駆動されるという仮定から、化学量論比を理論的に計算したところ、通常の測定条件下では、リン酸一分子の輸送に、Na^+を6以上必要とすることが分かった。そこで、実際にリン酸とNa^+のフラックスをそれぞれの存在量を変えて測定し、量比を検討したところ、およそ6という値が得られた。これは、理論計算と一致する値である。こうして、車軸藻節間細胞細胞膜に存在するNa^+/リン酸輸送系は、膜電位で駆動され、その量比は6ということが明らかになった。3: リン酸輸送系誘導過程に対する、Na^+の効果を調べた。Na^+の存在下では、通常のH^+/リン酸輸送系と同様リン酸飢餓条件下で輸送系が誘導され、リン酸存在下で輸送系が抑制されたが、外液から共輸送イオンであるNa^+を除くと、通常の誘導過程と逆に、リン酸の存在下で輸送系が誘導され、リン酸飢餓条件下で抑制された。これは、これまでの栄養塩輸送機構誘導過程の研究では全く知られていなかった事実である。4: 3の事実を説明するために、輸送系誘導のリン酸濃度依存性を調べたところ、Na^+存在下では、リン酸が完全に除かれた状態よりも、ごく微量存在した場合の方が、輸送活性の誘導が促進されることが分かった。現在その詳細を検討中である。

I 々 は, axle の internode cell membranes に, リ ン acid under the condition of hunger で と 発 し now, animal cells with others に Na ^ + の electric chemical ポ 気 テ ン シ ャ ル hook with に よ っ て 駆 dynamic さ れ て い る new し い タ イ プ の リ ン acid conveying system の exist を confirm し た. This study で は, こ の Na ^ + / リ ン acid conveying system の physiology of な 徴 を Ming ら か に す る と に, そ の induced institutional に つ い て parsing を into め て い る. This year を, the following を research events are を and ら た に た た. 1: Na ^ + / リ ン acid conveying system の 駆 dynamic エ ネ ル ギ ー を Ming ら か に す る た め, axle の を 潅 flow method used in the cell い て, ATP dependency と membrane potential dependency を beg し 検 た. The <s:1> results and the <s:1> delivery system of が cell membrane <s:1> potential coordination で駆 movement される possibility が is the highest, and <s:1> とが とが indicates された. 2: the membrane potential hook with で 駆 dynamic さ れ る と い う 仮 set か ら, stoichiometry theory than に を theory calculation し た と こ ろ, usually under the condition of determination of の で は, リ ン acid molecular の conveying に, Na + を ^ 6 more than necessary と す る こ と が points か っ た. そ こ で, be interstate に リ と ン acid Na ^ + の フ ラ ッ ク ス を そ れ ぞ れ の を the presence of variations え て determination し, than を beg し 検 た と こ ろ, お よ そ 6 と い う numerical が must ら れ た. The theoretical calculation と is consistent with the する value である. こ う し て exist, axle internode cell membranes に す る Na ^ + / リ ン acid conveying system は, membrane potential で 駆 dynamic さ れ, そ の than は 6 と い う こ と が Ming ら か に な っ た. 3: The リ に acid transport system induces the に effect on する and Na^+ <s:1> to を regulate べた. The presence of Na ^ + の で は, usually の H ^ + / リ ン acid conveying system と with others リ ン acid under the condition of hunger で conveying system が induced さ れ, リ ン で conveying system in the presence of acid が inhibit さ れ た が, outside liquid か ら total conveying イ オ ン で あ る Na ^ + を except く と, usually と inverse に の induction process, リ ン で conveying system in the presence of acid の が induced さ れ, リ ン acid starvation conditions Downward で inhibits された. こ れ は, こ れ ま で の tech students.their ownship raise salt transport agencies during induction の research で は く all know ら れ て い な か っ た things be で あ る. 4:3 の things be を illustrate す る た め に, conveying system induced の リ ン acid concentration dependence を adjustable べ た と こ ろ, Na ^ + in the presence of で は, リ ン acid が completely に except か れ た state よ り も, ご く trace exist し の party が た occasions, transmission activity induced が の promote さ れ る こ と が points か っ た. Now そ details を検 for である.

项目成果

Ashihara H.: "The Encyclopedia of Cell Technology,Physiology of plant cells in culture." John Wiley & Sons,Inc.(in press), (1999)

Ashihara H.：“细胞技术百科全书，培养植物细胞的生理学。”

Beilby M.J.: "Perfusion of charophyte cells:A criticalanalysis of the method." Journal of Experimental Botany. 48. 157-172 (1997)

Beilby M.J.：“轮藻细胞的灌注：对该方法的批判性分析。”

Mimura,T.: "Control of phosphate transport across plasma membrane of Chara corallina." Journal of Experimental Botany. 49. 13-19 (1998)

Mimura,T.：“控制珊瑚藻质膜上的磷酸盐运输。”

Dietz K.J.: "Modulation of the vacuolar H^+-ATPase by adenylates as basis for the transient CO_2-dependent acidification of the leaf vacuole upon illumination." Biochim.Biophys.Acta. 1373. 87-92 (1998)

Dietz K.J.：“腺苷酸对液泡 H+-ATP 酶的调节是光照时叶液泡短暂 CO_2 依赖性酸化的基础。”

Reid R.J.: "Phosphate/sodium symport in Chara corallina : a hybrid ATPase ?" Phosphorus in Plant Biology : Current Topics in Plant Physiology. 19. 367-369 (1998)

Reid R.J.：“珊瑚轮藻中的磷酸盐/钠同构：一种混合 ATP 酶？”