植物細胞質膜と液胞膜の水チャネルの分子特性と細胞機能の解析

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09660114
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 前島 正義 名古屋大学, 農学部, 助教授 (80181577)
• キーワード: 水チャネル / 液胞膜 / 細胞膜 / 細胞伸長 / cDNAクローニング

研究概要

研究の目的は、植物の液胞膜、細胞質膜に存在する複数種の水チャネルの分子構造の特徴を明らかにし、各分子種の遺伝子発現とタンパク質量が、細胞、生育段階、水ストレスへの応答において特異性があるか否かを明らかし、植物における水チャネルの役割を明確にする点にある。本年度は、次の成果を得ることができた。
(1)ダイコン細胞膜水チャネルとしてPAQ(plasma membrane aquaporin)1に加えて、PAQ2のクローンを得た。両者はアミノ酸レベルで67%一致し、液胞膜水チャネルVM23とは相同性は40%以下であった。したがって水チャネルは液胞型と細胞膜型は進化のかなり早い段階で2つに分岐し、多様化したものと推定される。また構造・機能協関においる厳密度は小さいといえる。
(2)ダイコンの生長成熟段階をおって、細胞膜(PAWQl,2)と液胞膜(γ-,δ-VM23)のmRNAを定量したところ、実生の根、胚軸、植物体の葉柄と主葉脈で多いことが明らかになった。すなわち実生の胚軸のように細胞伸長の盛んな部分、葉脈のように維管束の発達した部位での遺伝子発現量が多いと言える。なお、細胞レベルでの特異性を確認する必要がある。
(3)実生での光の影響をみると、胚軸は光照射で伸長が抑制されるが、この時いずれの水チャネル遺伝子の発現も低下した。すなわち、水チャネルが、細胞膜と液胞膜の発達をともなう細胞伸長に密接に関連して発現調節されていると考えられる。

研究成果

• [文献書誌] Odaira, M.: "Accumulation of a glycoprotein homologous to seed storage protein in mung bean hypocotyls in the late stage of tissue elongation." Plant Cell Physio1.38. 290-296 (1997)
• [文献書誌] Matsuoka, K.: "A vacuolar H^+-ATPase in a nonvacuolar organelle is required for the sorting of soluble vacuolar protein precursors in tobacco cells." Plant Cell. 9. 533-546 (1997)
• [文献書誌] Fleurat-Lessard, P.: "Increased expression of vacuolar aquaporin and H^+-ATPase related to motor cell function in Mmosa pudica L." Plant Physiol.144. 827-834 (197)
• [文献書誌] Shiratake, K.: "Changes in H^+-pumps and atonoplasat intrinsic protein of vacuolar membranes during the development of pear fruit." Plant Cell Physiol.38. 1039-1045 (1997)
• [文献書誌] Takasu, A.: "Analysis of substrate binding site and carboxyl terminal region ol vacuolar H^+ translocating pyrophosphatase of mung bean with peptide antibodies." J.Biochem.122. 883-889 (1997)
• [文献書誌] Nakanishi, Y.: "Molecular cloning of vacuolar H^+-pyrophosphatase and its developmental expression in growing hypocotyl of mung bean." Plant Physiology. 116(in press). (1998)
• [文献書誌] Smart, L.B: "Genes involved in osmoregulation durign turgor-driven cell expansion of developing cottonfibers are diffentially regulated." Plant Physiol.116(in press). (1998)