リンゴ C2H2

園芸研究 第 8 巻、記事番号: 159 (2021) この記事を引用

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1 オルトメトリック

メトリクスの詳細

ジャスモン酸 (JA) は葉の老化の制御に重要な役割を果たします。 しかし、リンゴ (Malusdomestica) の葉の老化の分子機構は依然として解明されていません。 本研究では、リンゴの C2H2 型ジンクフィンガー転写因子 (TF) である MdZAT10 が葉の老化を顕著に促進し、老化関連遺伝子の発現を増加させることを発見しました。 MdZAT10 がどのように葉の老化を促進するかを調べるために、液体クロマトグラフィー/質量分析スクリーニングを実施しました。 私たちは、MdABI5 が MdZAT10 と物理的に相互作用することを発見しました。 葉の老化の重要な正の制御因子である MdABI5 は、リンゴの葉の老化を著しく促進しました。 MdZAT10 は、MdNYC1 および MdNYE1 に対する MdABI5 の転写活性を増強し、葉の老化を促進することが判明しました。 さらに、MdZAT10の発現はジャスモン酸メチル（MeJA）によって誘導され、JA誘導による葉の老化を促進することを見出した。 また、JA 応答性タンパク質 MdBT2 が MdZAT10 と直接相互作用し、ユビキチン化と分解を通じてそのタンパク質の安定性を低下させ、それによって MdZAT10 を介した葉の老化を遅らせることも見出しました。 まとめると、我々の結果は、MdZAT10 がリンゴの JA 誘発葉老化を正に制御するメカニズムについての新たな洞察を提供します。

葉の発達の最終段階である植物の葉の老化には、細胞内小器官の分解や、新たに発達する組織や貯蔵器官への栄養素やエネルギーの再配置のための高分子の加水分解など、一連の生理学的および生化学的変化が伴います1。 農業における大幅な収量損失を防ぐために、植物が老化プロセスをどのように制御するかを理解することが重要です。 葉の老化プロセスは、長時間の暗闇、干ばつ、病原菌の攻撃などの好ましくない環境の合図によって引き起こされ、促進される可能性があります2、3、4。また、年齢、発育段階、植物ホルモンなどの内因性要因によっても引き起こされます5、6。 葉の老化は光合成能力を阻害するため、作物の品質と収量が低下します7,8。 したがって、葉の老化を遅らせることは、潜在的な経済的利益をもたらします7。

植物ホルモンは葉の老化のタイミングに影響を与えることが知られています。 アブシジン酸（ABA）、ジャスモン酸、エチレン（ET）、サリチル酸（SA）などのホルモンは葉の老化プロセスを促進しますが、オーキシン、サイトカイニン（CK）、ジベレリン酸（GA）は葉の老化を遅らせます9。 JA は、植物界に遍在する脂質由来の植物ホルモンであり、根の成長、葉の老化、損傷や病原体への反応など、植物の複数の生理学的プロセスの制御に重要な役割を果たしています 10、11、12、13。 シロイヌナズナでは、内在性 JA 含有量は非老化葉より老化葉の方が高くなります 14。 この JA 含有量の増加と一致して、LIPOXYGENASE 1/3/4 (LOX1/3/4) や ALLENE OXIDE CYCLASE 1 (AOC1) などの JA 生合成経路に関与するいくつかの遺伝子も、葉の老化中に顕著に上方制御されます 14。 JA に応答して、JASMONATE ZIM-DOMAIN (JAZ) タンパク質は、SCFCOI1 複合体の構成要素である CORONATINE INSENSITIVE1 (COI1) と相互作用します 15,16。 次に、JAZ タンパク質は 26S プロテアソームによって分解され、それによって bHLH 転写因子 MYC216,17 などの下流の JA 応答遺伝子が放出されます。 MYC2 は、SENESCENCE-ASSOCIATED GENE 29 (SAG29) の発現を直接活性化することにより JA 誘導性の葉の老化を正に制御し、MYC2 は葉の老化を拮抗的に制御する bHLH サブグループ IIId TF bHLH03、13、14、および 17 と相互作用します 18。

多数の遺伝学的研究およびトランスクリプトーム研究により、TF が葉の老化プロセスを調節することが示されています 10,19。 一部のTFは葉の老化制御ネットワークにおいて重要な役割を果たします。 これらの TF には、bHLH、NAC、MYB、WRKY、bZIP、C2H2 型ジンクフィンガー、AP2⁄EREBP ファミリーのメンバーが含まれます 19,20。 C2H2 型ジンクフィンガータンパク質 (ZFP) は、植物における転写制御因子の大きなファミリーです 21。 さまざまな C2H2 タイプのジンクフィンガー TF が植物の発育とストレス応答に関与していることが知られています 22,23。 ほとんどの ZFP には、1 ～ 4 つの高度に保存された QALGGH モチーフが含まれています 24。 さらに、いくつかの ZFP には、転写抑制因子として機能する C 末端 ERF 関連両親媒性抑制 (EAR) モチーフが含まれています 25,26。 C2H2 型ジンクフィンガー TF ファミリーのいくつかのメンバーは、自然の葉の老化中に上方制御または下方制御されることが判明し 19 、これは C2H2 型ジンクフィンガー TF が葉の老化に関与している可能性があることを示しています。 C2H2 型ジンクフィンガー TF であるシロイヌナズナ ジンクフィンガー プロテイン 2 (AZF2) は、加齢によって引き起こされる葉の老化を正に制御します 27。