フェオフォルビド<I>a</I>の蓄積が誘導する光非依存的な細胞死 Light-independent Cell Death Induced by Accumulation of Pheophorbide <I>a</I> in <I>Arabidopsis thaliana</I>

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Abstract

フェオフォルビド<I>a</I>オキシゲナーゼ(PaO)は、フェオフォルビド<I>a</I>に酸素を添加してポルフィリン環を開環する反応を触媒する酵素で、クロロフィル分解の鍵酵素であると報告されている。PaOは<I>Accelerated cell death 1</I>(<I>ACD1</I>) 遺伝子にコードされていることから、PaOの発現が抑制され、その基質のフェオフォルビド<I>a</I>が蓄積すると、細胞死が誘導されると推測された。そこで我々は、アンチセンスRNA法でPaOの発現を抑制したシロイヌナズナ形質転換株(As-ACD1株)を用いて、細胞死の研究を行った。<br>As-ACD1株を暗処理すると、フェオフォルビド<I>a</I>が蓄積する。暗処理後のAs-ACD1株に光を照射すると葉は白化した。これは、励起されたフェオフォルビド<I>a</I>により発生した一重項酸素が原因であると推測された。また、As-ACD1株を暗処理すると、その後光を照射しなくても葉で細胞死が誘導され、この場合には葉は白化せずに萎れることがわかった。これは蓄積したフェオフォルビド<I>a</I>が、一重項酸素の発生を伴わずに細胞死を誘導する事を示唆している。このような光を必要としない細胞死は、他のクロロフィル中間体が蓄積する変異株でも報告がない。我々は現在この光非依存的な細胞死について研究を行っており、本大会では電子顕微鏡による細胞構造の観察結果や、プログラム細胞死マーカー遺伝子の発現についても報告したい。

Pheophorbide <I>a</I> oxygenase (PaO) catalyzes oxygenolytic opening of porphyrin macrocycle of pheophorbide <I>a</I>, which is the key step in chlorophyll degradation. We previously reported that PaO was encoded by <I>Accelerated cell death 1</I> (<I>ACD1</I>) gene. We produced transgenic <I>Arabidopsis</I> plants expressing antisense RNA for ACD1 (As-ACD1) to investigate the cell death processes induced by accumulation of pheophorbide <I>a</I>. <br>Pheophorbide <I>a</I> was accumulated in As-ACD1 leaves during dark incubation. Dark treated As-ACD1 leaves were bleached upon illumination. It was probably caused by generation of singlet oxygen. We also found that As-ACD1 leaves were not bleached but exhibited cell death when they were incubated in the darkness. This indicate that the accumulation of pheophorbide <I>a</I> induces cell death without generation of singlet oxygen. In order to investigate the light-independent cell death processes, we observed cell ultrastructure and examined the expression of PCD marker genes in As-ACD1 leaves.

Journal

  • Plant and Cell Physiology Supplement

    Plant and Cell Physiology Supplement 2006(0), 564-564, 2006

    The Japanese Society of Plant Physiologists

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