WINEP

-植物鉄栄養研究会-


NPO法人
19生都営法特第463号
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OsVIT1やOsVIT2 という液胞膜蛋白はイネの止め葉から種子への鉄の転流を制御しているかもしれない

Date: 2017-12-19 (Tue)

液胞膜の輸送体であるOsVIT1とOsVIT2は止め葉と種子の間の鉄の転流を制御している

The Plant J Volume 72, Issue 3 November 2012 Pages 400–410
 
Vacuolar membrane transporters OsVIT1 and OsVIT2 modulate iron translocation between flag leaves and seeds in rice
Yu Zhang, Yong-Han Xu, Hong-Yin Yi

 
(要約) 
植物の液胞は過剰な鉄(Fe)を貯蔵する重要な組織である。しかしその組織が主要作物の鉄含量の増加に貢献するかどうかはまだ未解明である。この研究ではアラビドプシスのVIT1の類縁体であるOsVIT1 and OsVIT2を分離し機能の特定を行った。OsVIT1:EGFP とOsVIT2:EGFP の融合蛋白は液胞膜でトランジェントに発現した。OsVIT1 や OsVIT2を酵母のFe2+- や Zn2+-に感受性の変異株であるΔccc1 やΔzrc1に導入すると部分的に回復し、液胞のFe2+, Zn2+ と Mn2+の集積量が増加した。これらの結果を総合すると酵母ではOsVIT1 and OsVIT2蛋白はトノプラスと膜を通じてFe2+, Zn2+ とMn2+を液胞内に輸送する作用があるということになる。イネではOsVIT1 と OsVIT2は止め葉と葉でそれぞれ発現しており、OsVIT1 よりもOsVIT2のほうが鉄処理に対して応答性が高い。興味深いことにOsVIT1 と OsVIT2を破壊したところイネ種子中のFeとZnが増加し、対応して供給源である止め葉のそれが低下した。これはソースからシンクへの鉄と亜鉛の転流が増加したことを意味している。このことは主要作物における鉄と亜鉛含量の生物的強化戦略を提案することになるかも知れない。


Summary
The plant vacuole is an important organelle for storing excess iron (Fe), though its contribution to increasing the Fe content in staple foods remains largely unexplored. In this study we report the isolation and functional characterization of two rice genes OsVIT1 and OsVIT2, orthologs of the Arabidopsis VIT1. Transient expression of OsVIT1:EGFP and OsVIT2:EGFP protein fusions revealed that OsVIT1 and OsVIT2 are localized to the vacuolar membrane. Ectopic expression of OsVIT1 and OsVIT2 partially rescued the Fe2+- and Zn2+-sensitive phenotypes in yeast mutant Δccc1 and Δzrc1, and further increased vacuolar Fe2+, Zn2+ and Mn2+ accumulation. These data together suggest that OsVIT1 and OsVIT2 function to transport Fe2+, Zn2+ and Mn2+ across the tonoplast into vacuoles in yeast. In rice, OsVIT1 and OsVIT2 are highly expressed in flag leaf blade and sheath, respectively, and in contrast to OsVIT1, OsVIT2 is highly responsive to Fe treatments. Interestingly, functional disruption of OsVIT1 and OsVIT2 leads to increased Fe/Zn accumulation in rice seeds and a corresponding decrease in the source organ flag leaves, indicating an enhanced Fe/Zn translocation between source and sink organs, which might represent a novel strategy to biofortify Fe/Zn in staple foods.