鈣離子訊號傳遞與氨基酪酸生合成對植物高溫逆境耐受度之研究; The Study of Calcium Signaling and GABA Accumulation to Plant Heat Tolerance

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Title:	鈣離子訊號傳遞與氨基酪酸生合成對植物高溫逆境耐受度之研究;The Study of Calcium Signaling and GABA Accumulation to Plant Heat Tolerance
Authors:	吳少傑
Contributors:	生命科學研究所
Keywords:	氨基酪酸;鈣離子激光蛋白;麩氨酸去羧基脢;高溫逆境;生物科學類
Date:	2005-07-01
Issue Date:	2010-11-30 16:39:09 (UTC+8)
Publisher:	行政院國家科學委員會
Abstract:	長久以來，科學界對於植物抵抗高溫逆境的研究，著重在熱休克蛋白 (heat shock proteins) 的基因表現，及其保護生物分子的角色。然而，除了熱休克蛋白的表現，植物在高溫逆境時的反應，還包括有代謝方面的轉換調節，以及生理上的適應改變。這些調節與改變，對植物之抵禦高溫逆境，亦扮演著重要乃至於決定性的角色。唯科學界對這方面的研究無多，是以對植物抵抗高溫逆境的整體作用機制，至今仍未有一全面性的瞭解。氨基酪酸 (γ-amino butyric acid, GABA) 之大量累積，即為植物細胞處於高溫逆境時，代謝重新調節後的一個現像。氨基酪酸是一種氨基酸，但它並非蛋白質之建構單元。氨基酪酸是由麩氨酸 (glutamate) 以去羧基的方式轉化而成。催化此一反應的酵素為麩氨酸去羧基脢 (glutamate decarboxylase, GAD)。阿拉伯芥的麩氨酸去羧基脢可與鈣離子感受蛋白calmodulin 作用，故其酵素活性在某些生理環境下，可被鈣離子誘導而活化。然而，植物細胞在高溫逆境時，是否藉由鈣離子來活化麩氨酸去羧基脢，以造成氨基酪酸的大量累積，至今不明。還有，雖然氨基酪酸在高等動物為神經訊息物質，但其分子角色與生理功能在沒有神經系統的植物界，則是議論紛雲無有定論。而氨基酪酸的累積，於植物適應高溫逆境所扮演的角色，更是未知。本研究計畫，主旨即在對植物處於高溫逆境時，細胞內鈣離子濃度的變化、麩氨酸去羧基脢的活性誘導、所對應之氨基酪酸累積量、終至植物之耐熱能力，作一全面性的探究。首先將利用帶有鈣離子激光蛋白(aequorin)之阿拉伯芥轉殖植物，以測量生物冷光 (bioluminescence) 的方式，監視植物細胞內之鈣離子濃度，在高溫逆境下的變化情形。鈣離子在細胞內的流動途徑，則用不同種類及功能之鈣離子通透阻斷劑來追蹤。植物細胞內之氨基酪酸含量也會被測定，用以檢視麩氨酸去羧基脢的活性與細胞鈣離子濃度之間的關聯性。此外，氨基酪酸對於植物耐熱性的影響，則會以外加於培養基的方式，人為提高細胞內氨基酪酸之濃度，再觀察該植物於高溫環境下的生存能力。利用帶有鈣離子激光蛋白之阿拉伯芥轉殖種，本計畫也將篩選在高溫時，鈣離子訊號異常之突變種植物，並進行初步之分子遺傳定性。這些突變植物，將是研究植物如何感應並傳遞高溫逆境之訊號，及其對應之遺傳因子 (genes) 不可或缺的材料。研究期間：9308 ~ 9407
Relation:	財團法人國家實驗研究院科技政策研究與資訊中心
Appears in Collections:	[生命科學研究所 ] 研究計畫

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