アルミニウムストレスの条件下でのトリチクムaestivum lのアルミニウム耐性品種の根におけるミクロソーム膜タンパク質の誘導

Al敏感な（neepawa）およびAl耐性（PT741）のTriticum aestivumの栽培品種の3日齢の苗は、0〜100 [Mu] mの範囲のAL濃度を72時間範囲にさらしました。25 [Mu] M alでは、AL敏感な品種の根の成長は57％によって阻害されましたが、AL耐性品種の根の成長は影響を受けませんでした。AL耐性栽培品種の根の成長を50％阻害するために100 [Mu] m alの濃度が必要であり、敏感な栽培品種の根成長のほぼ完全な阻害をもたらしました。細胞質およびミクロソーム膜画分は、根の先端（最初の5 mm）と両方の栽培品種の根の隣接する2 cm領域から分離されました。根細胞質タンパク質がドデシル硫酸ナトリウム - ポリアクリルアミドゲル電気泳動によって分析された場合、ALストレスに応じてポリペプチドパターンの変化は観察されませんでした。ミクロソーム膜タンパク質の分析により、51 kDの見かけの分子量があるバンドが明らかになり、AL曝露後の耐性栽培品種に有意な蓄積が示されました。二次元ゲル分析により、このバンドは2つのポリペプチドで構成されており、それぞれがAlへの曝露によって誘導されることが明らかになりました。さまざまな実験条件に対する51 kDバンドの応答は、その蓄積パターンがAL抵抗における可能な役割と一致しているかどうかを判断するために特徴付けられました。ルートの残りの部分と比較した場合、ルートの先端で蓄積は有意に大きかった。苗木を0〜150 [Mu] mの範囲のAL濃度にかけると、タンパク質は25 [Mu] mで明らかであり、100 [Mu] mで完全に蓄積されました。0〜96時間の時間コースの研究では、51 kDバンドの完全な蓄積がAlストレスの開始から24時間以内に発生したことが示されました。その後のストレスを除去すると、ポリペプチドは徐々に消滅し、72時間後には見えなくなりました。シクロヘキシミドによってタンパク質合成が阻害された場合、51-kdバンドは、苗木がAL含有培地で維持されていても姿を消しました。Cu、Zn、Mnを含む他の金属はこのバンドを誘導できず、CdとNiは部分的な蓄積をもたらしました。これらの結果は、51-kdミクロソーム膜タンパク質の合成が、AL耐性品種PT741のALストレス中に特異的に誘導および維持されることを示しています。

Three-day-old seedlings of an Al-sensitive (Neepawa) and an Al-resistant (PT741) cultivar of Triticum aestivum were subjected to Al concentrations ranging from 0 to 100 [mu]M for 72 h. At 25 [mu]M Al, growth of roots was inhibited by 57% in the Al-sensitive cultivar, whereas root growth in the Al-resistant cultivar was unaffected. A concentration of 100 [mu]M Al was required to inhibit root growth of the Al-resistant cultivar by 50% and resulted in almost total inhibition of root growth in the sensitive cultivar. Cytoplasmic and microsomal membrane fractions were isolated from root tips (first 5 mm) and the adjacent 2-cm region of roots of both cultivars. When root cytoplasmic proteins were analyzed by sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis, no changes in polypeptide patterns were observed in response to Al stress. Analysis of microsomal membrane proteins revealed a band with an apparent molecular mass of 51 kD, which showed significant accumulation in the resistant cultivar following Al exposure. Two-dimensional gel analysis revealed that this band comprises two polypeptides, each of which is induced by exposure to Al. The response of the 51-kD band to a variety of experimental conditions was characterized to determine whether its pattern of accumulation was consistent with a possible role in Al resistance. Accumulation was significantly greater in root tips when compared to the rest of the root. When seedlings were subjected to Al concentrations ranging from 0 to 150 [mu]M, the proteins were evident at 25 [mu]M and were fully accumulated at 100 [mu]M. Time-course studies from 0 to 96 h indicated that full accumulation of the 51-kD band occurred within 24 h of initiation of Al stress. With subsequent removal of stress, the polypeptides gradually disappeared and were no longer visible after 72 h. When protein synthesis was inhibited by cycloheximide, the 51-kD band disappeared even when seedlings were maintained in Al-containing media. Other metals, including Cu, Zn, and Mn, failed to induce this band, and Cd and Ni resulted in its partial accumulation. These results indicate that synthesis of the 51-kD microsomal membrane proteins is specifically induced and maintained during Al stress in the Al-resistant cultivar, PT741.