植物生理学および病理学ジャーナル

モデルマメ科植物 Medicago Truncatula における病原体誘導性プログラム細胞死の分子生物学

  モハンマド・エフサヌル・ハック

植物は、特に病原体感染時に変化する環境条件で生き残るための効率的なメカニズムを巧みに作り上げてきました。微生物病原体に対する植物の初期の反応は、多くの場合、反応性酸素種 (ROS) と酸化バーストの誘導を伴い、初期感染部位とその周辺で急速な細胞死をもたらします。この反応は過敏反応 (HR) として知られています。さらに、植物におけるプログラム細胞死 (PCD) の誘導は、多くの異なるタイプの生物的ストレスに対する一般的な反応であると考えられています。現在、動物においてミトコンドリアが多様な細胞ストレスシグナルを統合し、細胞死の実行経路を開始するという説得力のある証拠があります。その一方で、植物における PCD の制御におけるミトコンドリアの同様の関与は、これまでほとんど注目されていません。この研究では、マメ科作物の深刻な根の病原体である卵菌類A. euteichesの遊走子を接種したM. truncatula の細胞反応に焦点を当てました。モデルマメ科植物をプラットフォームとして、 HR を誘導するA. euteiches を使用し、病原体感染に対する反応として植物細胞内、特にミトコンドリア内で起こるメカニズムを、プロテオームツールで研究しました。in vitro接種システムを確立する上で最も重要な部分は、細胞と遊走子の接触を確保することでした。顕微鏡的研究では、遊走子はin vitro条件下でも植物細胞と接触していることがわかっています。予想どおり、接種細胞は、模擬対照と比較して、明らかに生存率が低下し、質量も減少しました。特に、10 hpi と 20 hpi では、細胞生存率はそれぞれ 72% と 39% に低下しましたが、模擬対照では細胞生存率は 88% と 70% にしか低下しませんでした。0時間、10 時間、20 時間のA. euteiches遊走子による H ₂ O ₂酸化バースト測定アッセイでは、中程度の酸化バースト反応が誘導されました。最大平均値は、3.0 μM (0 時間)、2.4 μM (10 時間)、および 1.8 μM (20 時間) の H ₂ O ₂生成でした。興味深いことに、遊走子の二重接種 (「0 時間 & 10 時間」および「0 時間 & 20 時間」) では、1.0 μM 未満の H ₂ O ₂生成が示されました。24 hpi で、密度勾配遠心分離によるミトコンドリアの精製により、追加のサブフラクションが Percoll の 40% 未満に位置していることが明らかになりました (ミトコンドリアは通常、23-40% の Percoll です)。特に、スーパー複合体 I+III ₂は存在せず、複合体 II、cyt c 1-1 および cyt c 1-2、二量体複合体 III _{2は存在しました。} 、複合体 IV、およびポリンタンパク質複合体は、予想される画分のゲルと比較して、ミトコンドリアサブ画分の BN ゲルでは豊富ではありませんでした。予想どおり、ポリン複合体 (VDAC)、複合体 II、複合体 III、シトクロム c 1、プロヒビチン複合体 V は、モックとは対照的に、予想されるミトコンドリア画分に非常に豊富でした。IEF ゲルでは、複合体 I、複合体 II、複合体 III、アミノ酸分解やタンパク質フォールディングに関与するタンパク質など、13 のタンパク質サブユニットが 20 hpi、24 hpi、40 hpi で増加しました。ゲルフリー分析では、 接種したミトコンドリア画分で、それぞれ 24 時間および 40 時間で 13 と 11 のタンパク質が増加しました。BNゲルと IEF ゲルで観察されたものと同様のパターンがタンパク質の存在量に見られました。