小麦のアルカリ pH 耐性における TaALMT1 リンゴ酸-GABA トランスポーターの役割

Role of TaALMT1 malate-GABA transporter in alkaline pH tolerance of wheat.

• Muhammad Kamran
• Sunita A Ramesh
• Matthew Gilliham
• Stephen D Tyerman
• Jayakumar Bose

抄録

小麦（Triticum aestivum L）を介したリンゴ酸の滲出は、低pHでのAl耐性をもたらすが、アルカリ性pHによっても活性化され、γ-アミノ酪酸（GABA、双性緩衝体）によって制御され、有意な輸送を促進する。したがって、TaALMT1は、リンゴ酸とGABAの両方の滲出を促進することにより、アルカリ性根圏の酸性化を促進する可能性がある。ここでは、等原性に近いコムギ系統（NIL）であるET8（Al耐性、TaALMT1発現量が多い）とES8（Al感受性、TaALMT1発現量が少ない）の性能を比較した。根の生育（5 週目）は，pH9 において ET8 の方が ES8 よりも高かった。ET8 の根は、高 pH でより多くのリンゴ酸と GABA を放出し、根圏をより急速に酸性化させた。ET8 と TaALMT1 を発現するトランスジェニックオオムギの両方において、GABA とリンゴ酸の滲出は、高 pH でアルミン酸の添加によって増強された。TaALMT1 を発現した Xenopus laevis 卵母細胞はコントロールよりもアルカリ性培地を急速に酸性化させ、GABA の排出量を増加させた。アルカリ性条件下ではTaALMT1の発現は変化しなかったが、GABAターンオーバーに関与する主要遺伝子はGABA合成速度の高さに応じて変化した。我々は、TaALMT1がリンゴ酸とGABAを排出することにより、アルカリ耐性に役割を果たしていることを提案する。この記事は著作権で保護されています。すべての権利を保有しています。

Malate exudation through wheat (Triticum aestivum L) Aluminium-activated Malate Transporter 1 (TaALMT1) confers Al tolerance at low pH, but is also activated by alkaline pH, and is regulated by and facilitates significant transport of gamma-aminobutyric acid (GABA, a zwitterionic buffer). Therefore, TaALMT1 may facilitate acidification of an alkaline rhizosphere by promoting exudation of both malate and GABA. Here, the performance of wheat near isogenic lines (NILs) ET8 (Al -tolerant, high TaALMT1 expression) and ES8 (Al -sensitive, low TaALMT1 expression) are compared. Root growth (at 5-weeks) was higher for ET8 than ES8 at pH 9. ET8 roots exuded more malate and GABA at high pH and acidified the rhizosphere more rapidly. GABA and malate exudation was enhanced at high pH by the addition of aluminate in both ET8 and transgenic barley expressing TaALMT1. Xenopus laevis oocytes expressing TaALMT1 acidified an alkaline media more rapidly than controls corresponding to higher GABA efflux. TaALMT1 expression did not change under alkaline conditions but key genes involved in GABA turnover changed in accord with a high rate of GABA synthesis. We propose that TaALMT1 plays a role in alkaline tolerance by exuding malate and GABA, possibly coupled to proton efflux. This article is protected by copyright. All rights reserved.

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