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水ストレス下での発育中のコムギ頭のプロテオミクスプロファイリング
Proteomic profiling of developing wheat heads under water-stress.
PMID: 32681185 DOI: 10.1007/s10142-020-00746-9.
抄録
cv Westonia と cv Kauz の交配から同定された 2 つの 2 倍ハプロイド（DH）系統のコムギ頭を用いた iTRAQ（相対的・絶対的定量用アイソバ リックタグ）による再現試験では、生殖段階の水ストレスによるプロテオームの変化が特徴的であった。すべての系統を初期のブーティング（Zadok 40）から 10 日間の水ストレスに曝露し，5 つの頭の発達段階からサンプルセットを採取した。2 つのサンプルグループ（水ストレスを受けた系統と対照系統）の合計 120 サンプルで、18 回の 8-plex iTRAQ 実行を必要とした。IWGSCのRefSeq v1コムギアセンブリに基づき、4592個のタンパク質が同定されたが、合計132個のタンパク質が水ストレスに対して有意な反応を示した。その中には、細胞間の基本的な生物学的プロセスを制御するミトコンドリアRho GTPaseのダウンレギュレーション（7.5倍）や、合体時の細胞分裂タンパク質FtsZのダウンレギュレーション（6.0倍）などが含まれていた。イノシン-5'-一リン酸デヒドロゲナーゼ（3.83倍）とグリセロホスホジエステルホスホジエステラーゼ（4.05倍）を含む、アップレギュレーションされたタンパク質が含まれていました。頭部発生のPre-FHE期とFHE期（完全頭部出現期）は391個、FHE期とPost-FHE期は270個のタンパク質で区別された。また、減数分裂期の水ストレスは種子の沈降に影響を与え、子孫のDH105は27％、DH299は6％減少した。また、2つのDH系統を区別する77個のタンパク質のうち、7個のタンパク質は水ストレスの影響を受けており、水ストレスに対するDH系統の種子セット表現型の応答と相関していた（例：DH105と比較してDH299ではサブチリシン様プロテアーゼの発現が増加していた）。この研究は、水ストレス時に発生するコムギ頭の生物学的変化についてのユニークな洞察を提供した。
A replicated iTRAQ (isobaric tags for relative and absolute quantification) study on developing wheat heads from two doubled haploid (DH) lines identified from a cross between cv Westonia x cv Kauz characterized the proteome changes influenced by reproductive stage water-stress. All lines were exposed to 10 days of water-stress from early booting (Zadok 40), with sample sets taken from five head developmental stages. Two sample groups (water-stressed and control) account for 120 samples that required 18 eight-plex iTRAQ runs. Based on the IWGSC RefSeq v1 wheat assembly, among the 4592 identified proteins, a total of 132 proteins showed a significant response to water-stress, including the down-regulation of a mitochondrial Rho GTPase, a regulator of intercellular fundamental biological processes (7.5 fold) and cell division protein FtsZ at anthesis (6.0 fold). Up-regulated proteins included inosine-5'-monophosphate dehydrogenase (3.83 fold) and glycerophosphodiester phosphodiesterase (4.05 fold). The Pre-FHE and FHE stages (full head emerged) of head development were differentiated by 391 proteins and 270 proteins differentiated the FHE and Post-FHE stages. Water-stress during meiosis affected seed setting with 27% and 6% reduction in the progeny DH105 and DH299 respectively. Among the 77 proteins that differentiated between the two DH lines, 7 proteins were significantly influenced by water-stress and correlated with the seed set phenotype response of the DH lines to water-stress (e.g. the up-regulation of a subtilisin-like protease in DH 299 relative to DH 105). This study provided unique insights into the biological changes in developing wheat head that occur during water-stress.