サイトゾル、液胞またはアポプラストのいずれかで酵母由来のインバーターゼを発現するトランスジェニックタバコ植物：スクロース代謝とシンク/ソースの相互作用を研究するための強力なツール

高等植物では、スクロースは、葉に形成された光アシミレートの短期貯蔵と分布の両方に関して中心的な役割を果たします。スクロースはサイトゾルで合成され、液胞に一時的に保存され、アポプラストを介して輸出されます。ショ糖代謝に関して異なるコンパートメントの役割を解明するために、酵母由来のインバーターゼがトランスジェニックタバコ植物のサイトゾルと液胞に向けられました。これは、前述のアポプラストへの酵母由来のインバーターゼのターゲティングに追加されました。液胞ターゲティングは、液胞タンパク質パタチンのN末端部分（146アミノ酸）を成熟インバーターゼタンパク質のコーディング領域に融合させることで達成されました。異なる細胞内コンパートメントで酵母由来のインバーターゼを発現するトランスジェニックタバコ植物は、野生型植物と比較した場合、劇的な表現型の違いを示しました。すべてのトランスジェニック植物は、根形成の減少を伴う発育阻害成長を示しました。葉に蓄積された溶けや可溶性糖は、すべての場合にショ糖の分布が損なわれたことを示しています。サイトゾル酵母インバーターゼの発現は、非常に若い（シンク）以下の両方の葉の両方で澱粉と可溶性糖の蓄積をもたらしました。葉は湾曲しており、葉の上部にあるより迅速な細胞膨張または細胞分裂を示しています。光合成活性が低下した光緑色セクターは、葉の表面に均等に分布していました。誘導される表現型の変化は、誘導された表現型の変化のみで、古い（ソース）葉にのみ現れます。漂白済みおよび/または壊死セクターの開発は、葉の源状態に関連していました。漂白剤はシンクをたどり、葉の縁から始まり、ベースに移動しました。漂白は、光合成の阻害と平行していた。

In higher plants sucrose plays a central roles with respect to both short-term storage and distribution of photoassimilates formed in the leaf. Sucrose is synthesized in the cytosol, transiently stored in the vacuole and exported via the apoplast. In order to elucidate the role of the different compartments with respect to sucrose metabolism, a yeast-derived invertase was directed into the cytosol and vacuole of transgenic tobacco plants. This was in addition to the targeting of yeast-derived invertase into the apoplast described previously. Vacuolar targeting was achieved by fusing an N-terminal portion (146 amino acids long) of the vacuolar protein patatin to the coding region of the mature invertase protein. Transgenic tobacco plants expressing the yeast-derived invertase in different subcellular compartments displayed dramatic phenotypic differences when compared to wild-type plants. All transgenic plants showed stunted growth accompanied by reduced root formation. Starch and soluble sugars accumulated in leaves indicating that the distribution of sucrose was impaired in all cases. Expression of cytosolic yeast invertase resulted in the accumulation of starch and soluble sugars in both very young (sink) and older (source) leaves. The leaves were curved, indicating a more rapid cell expansion or cell division at the upper side of the leaf. Light-green sectors with reduced photosynthetic activity were evenly distributed over the leaf surface. With the apoplastic and vacuolar invertase, the phenotypical changes induced only appear in older (source) leaves. The development of bleached and/or necrotic sectors was linked to the source state of a leaf. Bleaching followed the sink to source transition, starting at the rim of the leaf and moving to the base. The bleaching was paralleled by the inhibition of photosynthesis.