植物のストレス応答における新規な全身的シグナル伝達系の解析

植物胁迫反应中新型系统信号转导系统的分析

• 批准号: 09876092
• 负责人: 道家 紀志
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Nagoya 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-09876092/
• 关键词: 局部的オキシダティブバースト; 全身的オキシダティブバースト; 活性酸素生成反応; 植物の全身的シグナル伝達; エリシター刺激; 過酸化水素; ジャガイモ植物; タバコ植物; 植物の全身的ストレス応答; ジャガイモ組織

微生物の感染、異物の侵入、傷害刺激などを一部に受けた植物個体は、直接刺激を受けた組織のみならず全身的に、代謝変動と物質生産を速やかに起こす。刺激を受けた直後の組織では、その場で活性酸素生成反応(オキシダティブバースト:OXB)を急速に高めるが、この局部的なOXB誘導が全身的なOXBをも誘導する現象を見出した。これは、植物のストレス応答における新規な全身的シグナル伝達現象の存在を示唆した。本研究では、ジャガイモ塊茎組織およびその複葉ならびにタバコ植物の葉および個体を用い、局部的OXB誘導物質(菌体エリシター)の局部的刺激処理により、全身的OXBの発生を2種の活性酸素生成測定方法(ルミノールを介した化学発光測定および組織外シトクロムCのSOD感受性還元活性の測定)を開発・解析し、次の成果を得た。1.切断ジャガイモ組織表面へのエリシター処理で、切断後3時間以内は応答がないが、それ以後徐々にOXB応答が現れ、その二次元的発生の可視化・定量を可能にした。2.ジャガイモ塊茎の下端と上端を切断した加齢スライスで、下端断面へのエリシター処理で局部的OXBを誘導すると、数分のラグタイムを経て、上端切断面にOXBが発生した。3.加齢した縦切断塊茎スライスの側壁の一部をエリシター刺激すると、切断面上に、処理部付近から放射状に刻々とOXBが展開した。4.局部的OXBを担うO_2^-生成NADPH酸化酵素系を各種の阻害剤(Ca^<2+>キレート、Ca^<2+>チャネルブロッカ一など)およびカタラーゼやラジカルスカベンジャーの共存下の誘導刺激では、全身的OXBの誘導はなかった、過酸化水素が二次的刺激と判明した。5.全身的OXBの発生基盤は、O_2^-生成NADPH酸化酵素に依存するものと推察された。6.サリチル酸が全身シグナルと考えられているタバコ植物で、一部葉へのエリシター処理が、同一葉の中のみならず、葉柄を経て茎に、茎から他の葉に、サリチル酸関与以前の早さで、OXBを誘導した。7.これらの新現象から、局部的OXBと全身的OXBの発生をつなぐ全身的シグナルシステムの存在を提唱した。

Microbial の infection, foreign body の intrusion, injury to stimulate な ど を a に by け た plant individual は, directly stimulate the を け た organization の み な ら ず systemic に, metabolic variations と material production を speed や か に up こ す. Stimulate を by け た straight after の organization で は, そ の field で active acid production 応 (オ キ シ ダ テ ィ ブ バ ー ス ト : OXB) を に sharply higher め る が, こ の local な OXB induced が systemic な OXB を も induced す を る phenomenon shows し た. <s:1> れ た, plants ストレス応 ストレス応 answer における the new regulation な the phenomenon of シグナ, 伝 and 伝 throughout the body <s:1> exists を indicating た. This study で は, ジ ャ ガ イ モ tuber tissue お よ び そ の frond な ら び に タ バ コ plants の leaf お よ び individual を い, local OXB inductive substance (bacteria エ リ シ タ ー) の local stimulus 処 Richard に よ り, systemic OXB の 発 raw を two の active acid production method (ル ミ ノ ー ル を interface し た chemical 発 light お よ び organization outside シ ト {" id ": 2184452," text ":" ロムC <s:1> determination of SOD susceptibility reduction activity を を development · analysis of を, secondary <s:1> results を obtain た. "} 1. Cut off the ジ ャ ガ イ モ surface へ の エ リ シ タ ー 処 で, cut off within 3 time は 応 answer が な い が, そ れ after xu 々 に OXB 応 answer が れ, そ の secondary yuan 発 の visualization, quantitative を に possible し た. 2. ジ ャ ガ イ モ tuber の を to cut off the upper bottom と し た plus 齢 ス ラ イ ス で, bottom section へ の エ リ シ タ ー 処 Richard で local OXB を induced す る と, several points の ラ グ タ イ ム を 経 て, top cut surface に OXB が 発 raw し た. 3. Add 齢 し た 縦 cutting tubers ス ラ イ ス の sidewall の a を エ リ シ タ ー stimulus す る と に, cutting surface, 処 department pay nearly か ら radial に carved 々 と OXB が expand し た. 4. Local OXB を bear う O_2 ^ - generated NADPH acidification enzyme を の resistance against tonic (Ca ^ 2 + < > キ レ ー ト, Ca ^ 2 + > < チ ャ ネ ル ブ ロ ッ カ a な ど) お よ び カ タ ラ ー ゼ や ラ ジ カ ル ス カ ベ ン ジ ャ ー の coexist under の induced stimulation で は, systemic OXB の induced は な か っ が た, acidification of water element The secondary stimulus と determines the た. 5. The OXB cells throughout the body generate substrates に, and O_2^ -generate nadph-acidifying enzymes に depend on する <s:1> <s:1> と と and された. 6. サ リ チ ル acid が general シ グ ナ ル と exam え ら れ て い る タ バ で コ plants, a leaf へ の エ リ シ タ ー 処 が, with a leaf in the の の み な ら ず, petioles を 経 て に stems, stems か ら he の leaf に, サ リ チ masato ル acid with previous の early さ で, OXB を induced し た. 7. こ れ ら の new phenomenon か ら and partial OXB と systemic OXB の 発 raw を つ な ぐ systemic シ グ ナ ル シ ス テ ム の exists を mention sing し た.

项目成果

Park,H.-J.: "Induction of a sub-systemic oxldative burst by ellcltor-stimulated local oxidative burst in potato plant tlssues : a possible systemic signaling in systemic acqutred resistance." Plant Sci.138. 197-208 (1998)

Park,H.-J.：“马铃薯植物组织中细胞刺激的局部氧化爆发诱导亚系统氧化爆发：系统获得性抗性中可能的系统信号传导。”

Doke,N.: "The oxidative burst roles in signal transduction and plant stress.In : Scandalious, J.G. (ed.) Oxidative burst and the molecular Biology and Antioxidant Defense(分担)" Cold Spring Harbor Laboratory Press., 890 (1997)

Doke, N.：“氧化爆发在信号转导和植物应激中的作用。见：Scandalious，J.G.（编）氧化爆发和分子生物学和抗氧化防御”冷泉港实验室出版社，890（1997）

Park,H.-J.: "Physiological mechanism of a sub-systemic oxidative burst triggered by elicitor-induced local oxidative burst in potato tuber slices." Plant Cell Physiol.39. 1218-1225 (1998)

Park,H.-J.：“马铃薯块茎切片中诱导子诱导的局部氧化爆发引发亚系统氧化爆发的生理机制。”