2005 Fiscal Year Annual Research Report
塩ストレス適応戦略としてのナトリウムおよび適合溶質のオルガネラ間輸送システム
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17051030
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| Research Institution | Meijo University |
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Principal Investigator |
高倍 昭洋 名城大学, 総合研究所, 教授 (80097766)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田中 義人 名城大学, 理工学部, 助教授 (10247679)
日比野 隆 名城大学, 理工学部, 助教授 (70218741)
中村 辰之介 新潟薬科大学, 薬学部, 教授 (20114308)
藤分 秀司 島津製作所, 分析計測事業部ジェノミックリサーチ室, 室長 (50395696)
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| Keywords | オルガネラ / ベタイン / ナトリウム / 塩ストレス / 植物 |
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| Research Abstract |
塩性植物、C4植物を除くと、多くの植物にとって、細胞内Na^+濃度の調節の基本は過剰なNa^+の細胞外への排出、あるいは液泡への蓄積である。動物、酵母、バクテリアとは異なり、植物の場合、Na^+/H^+アンチポーターがこれに関与する。植物のNa^+/H^+アンチポーターは、NhaP(CPA1型、細胞質膜に局在するSOS1および液泡膜のNHX1が属する)、NapA(CPA2型)、NhaD型が存在すると予想されている。そこで、機能のわからないNapAタイプアンチポーターについて検討した。耐塩性ラン藻がもつ2個のNapA1アンチポーターはアルカリ性で活性が高く、1つはNa^+/H^+アンチポーター、もう一つはNa^+/(H^+,K^+)アンチポーターとしてはたらくことが明らかになった。一方、アラビドプシスのNapAアンチポーターについても検討した。その結果、NapAの一つCHX15が細胞外へNa^+、K^+を排出するK^+(Na^+)/H^+アンチポーターであることを明らかになった。カリウムイオンは細胞内に大量に存在し細胞の活性を阻害しないことから、浸透圧適合溶質としても働くと考えられていた。今回、K^+が細胞外に多量(過剰)に存在するストレス条件下で、VibrioのNhaP2アンチポーターが濃度勾配にしたがってK^+を細胞内へ排出することを見い出した。植物、動物、バクテリアのベタインは、コリンの2段階の酸化により合成されることが知られている。私達はある種の耐塩性ラン藻はグリシンの3段階のメチル化によりベタインを合成していることを見い出した。これに関与する2個の遺伝子を淡水性ラン藻に導入すると淡水性ラン藻が海水で生育すること、また植物に導入すると多くのベタインを蓄積し植物の塩ストレス耐性が向上することが明らかになった。アマランサス、シュガービート、大麦等多くのベタイン蓄積植物のベタイン合成酵素のオルガネラ局在とその生理的役割について研究を進めている。
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Research Products
(6 results)
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[Journal Article] Genes for direct methylation of glycine provide high levels of glycinebetaine and abiotic-stress tolerance in Synechococcus and Arabidopsis2005
Author(s)
Waditee R, Bhuiyan MN, Rai V, Aoki K, Tanaka Y, Hibino T, Suzuki S, Takano J, Jagendorf AT, Takabe T, Takabe
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Journal Title
Proc Natl Acad Sci USA. 102
Pages: 1318-1323
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