果実の成長および貯蔵時における液胞膜と原形質膜の水チャンネルの役割

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11760020
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 白武 勝裕 名古屋大学, 大学院・生命農学研究, 助手 (90303586)
• Keywords: 水チャンネル / 液胞膜 / 原形質膜 / 果実肥大 / セイヨウナシ / キュウリ / ブドウ / 遺伝子発現

Research Abstract

水チャンネルcDNAの単離:セイヨウナシ果実のcDNAライブラリーから、液胞膜型水チャンネル1種類(Py-γTIP)、原形質膜型水チャンネル3種類(Py-PIP1,Py-PIP2-1およびPy-PIP2-2)、合計4種類の水チャンネルをコードする全長cDNAクローンの単離に成功した。これら4種類のcDNAがコードすると予想されるポリペプチドは、いずれも水チャンネルに特徴的な構造を持っていた。すなわち、6回の膜貫通領域と、2カ所のアスパラギン,プロリン,アラニン配列(NPAモチーフ)の存在である。また、Py-PIP2-1とPy-PIP2-2には、活性調節に関与するとされるタンパク質のリン酸化サイトが存在していた。
果実における水チャンネルの発現と役割:セイヨウナシ,ブドウ,キュウリの果実生長における液胞膜と原形質膜の水チャンネルタンパク質の発現をウエスタンブロットで明らかにした。液胞膜水チャネルは細胞肥大期や果実生長後期に発現が高く、細胞の肥大や浸透圧調節の役割が示唆された。原形質膜水チャンネルは果実生長期間で蓄積量の変化が少なくcDNA解析で示唆されたような、リン酸化による活性調節の可能性が考えられた。また、Py-γTIPの遺伝子発現が、タンパク質の発現に先立ち細胞分裂期に高いことも明らかにした。さらに、液胞膜水チャンネルタンパク質の組織別発現をTissue Print Immunoblot法で見たところ、他の液胞膜タンパク質に比べ果肉組織で発現量が多いことが明らかになった。セイヨウナシ果実の日肥大周期を調べたところ、果実は昼間に収縮し(水の流出)、夕方に急速に肥大(水の流入)することが明らかになった。液胞膜と原形質膜の水チャンネルタンパク質の日変動は、果実が最も収縮し急速な肥大のおきる直前に高まることが明らかになった。

Research Products

• [Publications] Katsuhiro Shiratake: "Fluctuations of the protein levels of H^+-pumps and water channels of tonoplast and plasma membrane during grape berry development."J.Japan.Soc.Hort.Sci. (in press)70-3. (2001)
• [Publications] Katsuhiro Shiratake: "Molecular cloning of tonoplast water channel of pear fruit and its expression with the development."J.Japan.Soc.Hort.Sci.. (in press)70-3. (2001)
• [Publications] Katsuhiro Shiratake: "Changes in tonoplast and its proteins with the development of pear fruit."Acta Horticuluturae. 516-4. 287-294 (2000)
• [Publications] 白武勝裕: "セイヨウナシ果実の原形質膜および液胞膜水チャンネルのcDNAクローンの単離"園芸学会雑誌. 69別1. 15 (2000)
• [Publications] 後藤陽加: "ブドウ果実成長における液胞膜のプロトンポンプ及び水チャンネルタンパク質の発現"園芸学会雑誌. 68別2. 227 (1999)
• [Publications] 白武勝裕: "セイヨウナシ果実における液胞膜プロトンポンプおよび水チャンネルの組織内分布"園芸学会雑誌. 68別2. 451 (1999)
• [Publications] 白武勝裕: "青果物の生長・成熟における水チャンネルの機能"園芸学会雑誌. 68別1. 50-51 (1999)