シロイヌナズナ Gulono-1,4 γ-ラクトンオキシダーゼ2（GULLO2）は胚乳から発生胚への鉄輸送を促進し、種皮のズべリン化に影響する。

この論文は発芽中の種子の胚乳から胚芽への鉄の移動が3価鉄を2価鉄に還元されていくはずだ、その際にアスコルビン酸による還元力が効いているはずだ、という考えのもとに、動物のアナロジーからアスコルビン酸合成酵素の欠損株を分離して、種子中の鉄の移行が阻害されることを証明している。


シロイヌナズナ Gulono-1,4 γ-ラクトンオキシダーゼ2（GULLO2）は胚乳から発生胚への鉄輸送を促進し、種皮のズべリン化に影響する。

The Arabidopsis thaliana Gulono-1,4 γ-lactone oxidase 2 (GULLO2)　facilitates iron transport from endosperm into developing embryos and affects seed coat suberization

Irene Murgia,*, Alessia Midali, Sara Cimini, Laura De Gara, Ekaterina Manasherova, Hagai Cohen, Alexis Paucelle, Piero Morandini

Plant Physiology and Biochemistry 196 (2023) 712–723


（要旨）
植物はD-マンノース/L-ガラクトース経路でアスコルビン酸（ASC）を合成するのに対し、動物はUDP-グルコース経路でASCとH2O2を生成し、最後にGulono-1，4 γ-lactone oxidase（GULLO）を生成する。
A. thalianaにはGULLO1-7の7つのアイソフォームがあり、これまでのin silico解析により、GULLO2は主に発育中の種子で発現し、鉄（Fe）栄養に関与している可能性が示唆されていた。
我々は、atgullo2-1およびatgullo2-2変異体を単離し、発育中の長角果のASCとH2O2、未熟胚と種皮のFe（III）還元を定量化した。
成熟した種皮の表面は原子間力顕微鏡と電子顕微鏡で分析し、成熟した種子のズベリンモノマーとFeを含む元素組成はクロマトグラフィーと誘導結合プラズマ質量分析でプロファイリングした。
変異株atgullo2の未熟長角果のASCとH2O2レベルの低下は、種皮のFe(III)還元障害と胚および種子のFe含有量の低下を伴う。
変異株atgullo2の種子は、透過性の低下とA. thaliana種子の2大ズベリンモノマーであるC18：2およびC18：3ω-ヒドロキシ酸レベルの高値を示した。
我々は、GULLO2がASC合成に寄与し、鉄(III)を鉄(II)に還元していることを提案する。
このステップは、胚乳から発達中の胚への鉄輸送に重要である。
また、GULLO2活性の変化は、種皮のスベリン生合成と蓄積に影響を与えることも明らかにした。
　
　
（以下、図1、図2、図3、図7のみを訳した）

図1. atgullo2変異体の表現型。wt Col、atgullo2-1およびatgullo2-2植物を、(a)対照土壌または(b)アルカリ性土壌（pH7.7）で4週間栽培した。

図2. atgullo2発生発達中およびatgullo2-2発達中長角果におけるASCレベルの変化は、全アスコルビン酸（ASCとその酸化体デヒドロアスコルビン酸DHA、ASC＋DHA）およびASCの含量の変化としてモニターされた。(b) wt Col、atgullo2-1およびatgullo2-2発達中長角果におけるH2O2含有量の変化。結果は、wt Colの値に対する蛍光として表し、タンパク質のmgで正規化した。棒グラフは、少なくとも4つの植物から採取した長角果からなる3つの独立したサンプルの平均値±標準偏差を表す。統計的有意性は、二元配置分散分析（a）および一元配置分散分析（b）にTukey検定を加えて決定した（P < 0.01）。異なる文字は有意差を示す。

図3. 変異株atgullo2種子における鉄含有量と鉄（III）還元活性。成熟した (a,b) wt Col, (c,d) atgullo2-1, (e,f) atgullo2-2 種子から抽出した胚を Perls 試薬で Fe 染色した。各系統について、2つの胚を示す；バーは100μmに対応する。(g) wt Col, (h) atgullo2-1, (i) atgullo2-2の種子から抽出した成熟胚の詳細を、Perls試薬でFe染色したもの。(j) ICP-MSで定量したwt Col、atgullo2-1およびatgullo2-2の成熟種子中のFe含有量（μg Fe g dry weight ー1として表現）；各バーは、それぞれ40mgの種子からなる3つの独立サンプルの平均値、±SEに相当。(k) wt Col、atgullo2-1およびatgullo2-2の後期魚雷／屈曲子葉期の発育種子から分離した空っぽの種子（胚を含まない）の鉄（III）還元活性、単一の種皮あたり生成される複合体Fe（II）-BPSのモルとして測定。各バーは、それぞれ40個の種皮を含む4つの独立したサンプルの平均値±SEに対応する。片側T-テストによるwt Colとatgullo2の値の有意差を(*)で示す（(j)ではP < 0.1、(k)ではP < 0.05）.

図7. atgullo2種子のSEM画像。(a) wt Col, (b) atgullo2-1, (c) atgullo2-2の全成長種子。(d) wt Col, (e) atgullo2-1, (f) atgullo2- 2種子の詳細。(a, b, c)のバーは100μm、(d, e, f)のバーは10μmに対応する。

図1、図2

図３

図７