<研究紹介>タバコ培養細胞の塩ストレス適応機構における原形質膜カリウムチャンネルの役割

スポンサーリンク

概要

• 論文の詳細を見る

• 一般に、高等植物は塩に弱く、土壌の塩の集積によって、生育が困難になり、枯死に至る。しかし、塩に強い、あるいは、塩を好む高等植物も存在している。これらの植物の耐塩性あるいは塩ストレス適応機構の解明は、塩ストレス適応植物または耐塩性植物作出のための基礎的知見を与える。高等植物にとって塩ストレスは、ナトリウムによる代謝阻害を意味する。《イオンストレス》と、水分の吸収に関わる《浸透圧ストレス》とに大別される。これまでの研究によって、塩ストレスの主たる原因は、《イオンストレス》であることが知られるようになった。また、塩生植物も含め高等植物は塩に強い酵素を持たないため、細胞質中の高いカリウムイオンとナトリウムイオンとの比（K+/Na+）の維持が塩ストレス適応機構および耐塩性機構にふかく関わっていることも明らかにされつつある。しかし、細胞質中の高K+やNa+の主な流出入の経路と考えられる原形質膜のイオンチャンネルの役割については、ほどんど明らかにされていない。また、塩ストレスの初期の段階でNa+によって原形質膜表面のCa2+が置換されることや細胞外のCa2+の減少によってK+の流出が起きること、細胞外のCa2+によって塩ストレスが軽減されることなど、Ca2+が塩ストレスの初期の段階で重要な動きをしていることが示唆されている。しかし、そのCa2+の制御機構についても、詳細は明らかにされていない。本研究では、高等植物の細胞レベルでの研究に適しているタバコ培養細胞（BY-2）を材料として、また電気生理学的手法（パッチクランプ法、細胞電気泳動法、本研究で確立した蛍光プローブによる定量的膜電位測定法）を用いて、高等植物の塩ストレス適応機構における原形質膜のK+チャンネルの役割の解明、塩ストレス適応機構における細胞内外および表面のCa2+の役割の解明を行なった。The fluorescent probe method was applied to determine the membrane potential of tobacco (Nicotiana tabacum L. cv Bright Yellow) cells that were either unadapted (NaCl-unadapted cells) or adapted to 50 mM NaCl (Na50-adapted cells). There were no deffrences in the bahavior of the membrane potential between the NaCl-unadapted cells and the Na50-adapted cells. The patch-cpamp technique was used to study and compare the characterristics of cation channels in the plasma membrance of NaCl-unadapted cells, Na50-adapted and Na100-adapted cells. The steady-state amplitude of the outward whole-cell currents decreased in the following order; NaCl-unadapted cells>Na50-adapted cells>Na100-adapted cells. There were no significant differences between the NaCl-unadapted cells and the Na50-adapted cells in terms of the K+/Na+ selectivity of these channels. These observations suggest that adaptation to salinity in reduced permeability of the K+ channels to both K+ and Na+. K+ channels in the plasma membrane were investigated using the patch-clamp technique. The outward rectifying whole-cell currents were reduced with increasing extracellular Ca2+ and were independent of intracellular Ca2+. The K+/Na+ selectivity were independent of Ca2+ concentration. These observations suggest that extracellular Ca2+ is an important factor in the regulation of ion permeability. The characteristics of Ca2+ binding on the plasma membrane were investigated by the micro-electrophoresis tecniqui. Comparison of the amount of Ca2+ bound in the presence of 30 mM NaCl with that in the presence of 30 mM KCl indicated that Na+ reduced the amount of Ca2+ bound to the plasma membrane of the NaCl-unadapted cells,but did not reduce the amount of Ca2+ bound to the plasma membrane of the Na50-adapted cells. These results suggest that adaptation to salt sterss results in increased resisrtance to the displecement of membrane-associated Ca2+ by Na+.

著者

• 村田 芳行

  岡山大学農学部

• 村田 芳行

  岡山大 農

関連論文

• 「電子線照射による高分子多糖類の機能」特性の変化
• クコ果実中の成熟過程におけるカロテノイドの量及び組成変化
• タバコ培養細胞の塩ストレス適応機構における原形質膜カリウムチャンネルの役割
• アゾ陽イオン染料を用いる吸光光度測定による非イオン界面活性剤の簡易定量法の開発
• 長波長紫外光によって酵母Rhodotorula minuta細胞膜に生じるエルゴステロールの光化学反応生成物(和文)
• タンパク質性食品添加物の電子線殺菌に関する研究 : 電子線照射によって生じたESRシグナルの温度による強度変化
• タンパク質性食品添加物の放射線殺菌に関する研究 : 乳清タンパク質濃縮物、コラーゲン、卵白の水分吸着とゲル化能に及ぼす電子線照射の影響
• タンパク質性食品添加物の放射線殺菌 : プラズマタンパク質の分子変化に及ぼす電子線照射の影響
• 電子線照射によるタウマチンの機能性変化
• Dioscorea opposita'ツクネイモ'の生育中におけるアラントインおよびアルギニン含有量の変化
• 'ツクネイモ'担根体中のアラントインの定量分析
• 10-14 塩ストレスによるタバコ培養細胞の生育阻害に対するプロリンの軽減効果(10.植物の代謝)

もっと見る 閉じる

スポンサーリンク