植物細胞無機イオン代謝において液胞が果たす役割の総合的解析

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09044211
• Research Institution: HITOTSUBASHI UNIVERSITY
• Principal Investigator: 三村 徹郎 一橋大学, 商学部, 教授 (20174120)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): REID R.J. Univ. Adelaide Department of Botany, Reserch Fe ; SMITH F.A. Univ. Adelaide Department of Botany, Professor ; DIETZ K.ーJ. Univ. Wuerzburg Lehrstuhl Botanik I, Senior Lec
• Keywords: 細胞膜 / 液胞膜 / 車軸藻 / 無機リン酸 / 大麦 / プロトンATPアーゼ / 無機イオン代謝 / 植物栄養

Research Abstract

栄養塩としての無機イオンは、植物成長における最も重要な物質群の一つである。無機イオン代謝において最も重要とされる細胞内小器官・液胞については、尚その機能、分子実体について不明の点が多い。本研究は、液胞のこの役割に焦点を絞り、生理学、細胞生物学、分子生物学それぞれ異なる手法を持ってイオン代謝の研究に取り組んできた研究者が国際的に協力することで新たな液胞機能の理解を進めることを目的とした。無機イオンとしてリン酸イオンに着目した研究を進めている。
すでに昨年度において、大麦単離液胞を用いて、リン酸取り込み機構の解析を進めたが、今年度は、in vivo測定から液胞膜のリン酸輸送活性が極めて高いと考えられるニチニチソウの培養細胞を用いて実験を進めた。ニチニチソウ細胞から液胞を単離し、リン酸取り込み系について調べたところ、大麦と同様二チニチソウ単離液胞も、ATP及びPPiによってリン酸取り込みが活性化された。ATP依存性リン酸取り込み系のリン酸濃度依存性を調べたところ、液胞のリン酸取り込みは、濃度に依存して直線的に上昇した。H^+-ATPaseの特異的阻害剤であるBafilomycinがリン酸取り込みのATPによる活性下を阻害した。また、Kチオシアン酸もこれを阻害したことから、リン酸の液胞への取り込みが電位依存で、チャンネル様輸送体を経由することが強く示唆された。H^+-ATPaseが輸送に関与することから、H^+-ATPaseの活性調節機構を特に酸化還元反応との関連で検討した。
また、車軸藻単離節間細胞を用いて、細胞膜のリン酸輸送活性と液胞膜のリン酸輸送系の相互作用について検討している。

Research Products

• [Publications] Mimura T.: "Control of phosphate transport across the plasma membrane of Chara corallina." Journal of Experimental Botany. 49. 13-19 (1998)
• [Publications] Dietz K.J.: "Modulation of the vacuolar H^+-ATPase by adenylates as basis for the transient CO,-dependent acidification of the leafvacude uponillumination." Biochim.Biophys.Acta. 1373. 87-92 (1998)
• [Publications] 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)
• [Publications] Mimura T.: "Regulation of phosphate transport and homeostasis in plant cells." International Review of Cytology. (in press). (1999)