干ばつと回復期のフローム滲出液タンパク質のプロファイリングは、トマトの血管系における生物学的ストレス応答を明らかにした

Phloem Exudate Protein Profiles during Drought and Recovery Reveal Abiotic Stress Responses in Tomato Vasculature.

• Aaron J Ogden
• Jishnu J Bhatt
• Heather M Brewer
• Jack Kintigh
• Samwel M Kariuki
• Sairam Rudrabhatla
• Joshua N Adkins
• Wayne R Curtis

抄録

干ばつは、あらゆる生物学的ストレスの中でも農業の収量低下の主な原因であり、水不足と葉のタンパク質含量との関連性については比較的知られていない。ここでは、干ばつストレスと回復期の葉からフロム滲出液を採取した。解析の結果、2558個のタンパク質が同定されたが、その中でも最も豊富なタンパク質は以前から葉に局在していた。干ばつとは無関係に、すべてのサンプルから得られた全フロム滲出液のタンパク質プロファイルの濃縮分析から、フロム樹液のタンパク質含有量は複雑であり、シャペロンシステム、分岐鎖アミノ酸合成、トレハロース代謝、RNAサイレンシングで機能するタンパク質を含んでいることが示唆された。干ばつ時と回復時のいずれかの時期に、葉樹液中のタンパク質量が有意に変化する169のタンパク質を観察した。干ばつ中に有意に増加したタンパク質は、脂質代謝、シャペロンを介したタンパク質フォールディング、カルボン酸代謝、アブシジン酸シグナル伝達、サイトカイニン生合成、アミノ酸代謝に関わるタンパク質であった。逆に、脂質シグナル伝達、スフィンゴ脂質代謝、細胞壁組織、炭水化物代謝、マイトジェン活性化プロテインキナーゼなどに関わるタンパク質は、干ばつ時に減少します。我々の実験では、これまでの知見を支持し、複数の生物学的プロセスが干ばつ適応に関与していることを示す新たな証拠を提供する、干ばつストレスと回復の間のフロム樹液タンパク質の詳細なプロファイリングを達成した。

Drought is the leading cause of agricultural yield loss among all abiotic stresses, and the link between water deficit and phloem protein contents is relatively unexplored. Here we collected phloem exudates from leaves during periods of drought stress and recovery. Our analysis identified 2558 proteins, the most abundant of which were previously localized to the phloem. Independent of drought, enrichment analysis of the total phloem exudate protein profiles from all samples suggests that the protein content of phloem sap is complex, and includes proteins that function in chaperone systems, branched-chain amino acid synthesis, trehalose metabolism, and RNA silencing. We observed 169 proteins whose abundance changed significantly within the phloem sap, either during drought or recovery. Proteins that became significantly more abundant during drought include members of lipid metabolism, chaperone-mediated protein folding, carboxylic acid metabolism, abscisic acid signaling, cytokinin biosynthesis, and amino acid metabolism. Conversely, proteins involved in lipid signaling, sphingolipid metabolism, cell wall organization, carbohydrate metabolism, and a mitogen-activated protein kinase are decreased during drought. Our experiment has achieved an in-depth profiling of phloem sap protein contents during drought stress and recovery that supports previous findings and provides new evidence that multiple biological processes are involved in drought adaptation.