非生物的ストレス耐性植物の生成のための新しいツールとしてのトレハロース生合成と加水分解の微調整

植物の成長と発達に対する非生物的ストレスの影響は、依然として主要な研究トピックであり、今でもです。非生物的ストレス耐性に関連している重要な経路は、トレハロース生合成経路です。最近の発見は、トレハロース代謝が正常な植物の成長と発達にも重要であることを示しました。中間化合物 - トレハロース-6-リン酸（T6P） - は、利用可能なスクロースのセンサーとして機能することが確認されており、これにより、変化する環境条件に対する反応の種類に直接影響を与えます。これは、T6Pおよび/またはトレハロースまたはその生合成酵素が、異なる発達段階で機能する可能性のある他の重要なホルモンおよび糖誘発性シグナル伝達経路との複雑な相互作用ネットワークの一部であるためです。植物の成長と発達への影響により、T6P合成、T6P加水分解、またはトレハロース加水分解のレベルでのトレハロース生合成の修正により、作物の収量とバイオマスを改善しようとするために利用されています。T6Pおよび/またはトレハロースの量の変化がストレス耐性の増加をもたらすことが示されましたが、多くの予期しない表現型の変化をもたらすことも示されました。主な課題は、シグナル伝達経路の一部を特徴付けて、ストレス耐性が改善され、不要な表現型をもたらす経路に影響を与えることなく、耐性が向上することです。トレハロース代謝の修飾が副作用なしにストレス耐性を改善するそのような特定の経路の1つは、トレハラーゼの過剰発現によって最近得られ、気孔ガード細胞のより敏感な反応と干ばつストレス条件下での気孔の閉鎖をもたらしました。さまざまな研究から得られたデータを使用して、トレハロース代謝の修正に基づいて構築できる最適な植物を生成しました。

The impact of abiotic stress on plant growth and development has been and still is a major research topic. An important pathway that has been linked to abiotic stress tolerance is the trehalose biosynthetic pathway. Recent findings showed that trehalose metabolism is also important for normal plant growth and development. The intermediate compound - trehalose-6-phosphate (T6P) - is now confirmed to act as a sensor for available sucrose, hereby directly influencing the type of response to the changing environmental conditions. This is possible because T6P and/or trehalose or their biosynthetic enzymes are part of complex interaction networks with other crucial hormone and sugar-induced signaling pathways, which may function at different developmental stages. Because of its effect on plant growth and development, modification of trehalose biosynthesis, either at the level of T6P synthesis, T6P hydrolysis, or trehalose hydrolysis, has been utilized to try to improve crop yield and biomass. It was shown that alteration of the amounts of either T6P and/or trehalose did result in increased stress tolerance, but also resulted in many unexpected phenotypic alterations. A main challenge is to characterize the part of the signaling pathway resulting in improved stress tolerance, without affecting the pathways resulting in the unwanted phenotypes. One such specific pathway where modification of trehalose metabolism improved stress tolerance, without any side effects, was recently obtained by overexpression of trehalase, which results in a more sensitive reaction of the stomatal guard cells and closing of the stomata under drought stress conditions. We have used the data that have been obtained from different studies to generate the optimal plant that can be constructed based on modifications of trehalose metabolism.