Metabolic profiling and cytological analysis of proanthocyanidins in immature seeds of flavonoid accumulation mutants of Arabidopsis thaliana

シロイヌナズナのフラボノイド輸送変異体未熟種子におけるプロアントシアニジンの代謝産物プロファイリング及び細胞学的解析

北村 智; 松田 史生*; 峠 隆之*; 榊原 圭子*; 山崎 真巳*; 斉藤 和季*; 鳴海 一成

Kitamura, Satoshi; Matsuda, Fumio*; Toge, Takayuki*; Sakakibara, Keiko*; Yamazaki, Mami*; Saito, Kazuki*; Narumi, Issei

シロイヌナズナ種皮におけるプロアントシアニジン(PA)蓄積に関与するTT19遺伝子について解析した。PAはサイトゾルで生合成された後に、液胞で蓄積する。PA蓄積に関与するTT19タンパク質は、サイトゾルに局在していることを見つけた。tt19変異体では小型の液胞様構造の中にPAが蓄積していたのに対して、PAトランスポーター変異体tt12や、tt12tt19二重変異体では、PAは小型液胞様構造の外縁にPAが蓄積していた。tt19変異体で認められるPA蓄積液胞様構造は、DIC観察では光透過性の異なる構造物として観察され、その構造物の外縁にPAトランスポーターTT12タンパク質が存在することを確認した。代謝産物プロファイリングによって、野生型で蓄積しているエピカテキン類及びそのオリゴマーが、tt19変異体では検出されないことがわかった。以上の結果に基づいて、シロイヌナズナ種皮におけるフラボノイド蓄積機構について議論する。

Arabidopsis TRANSPARENT TESTA19 (TT19) is involved in the accumulation of proanthocyanidins (PAs) in the seed coat. PA accumulation sites in tt19 immature seeds were observed as small vacuolar-like structures, whereas those in tt12, a mutant of the tonoplast-bound transporter of PAs, and tt12 tt19 were observed at peripheral regions of small vacuoles. We found that tt19 immature seeds had small spherical structures showing unique thick morphology by differential interference contrast microscopy. The thick structures were outlined with GFP-TT12 proteins in tt19. Metabolic profiling demonstrated that PA derivatives such as epicatechins and epicatechin oligomers were absent in tt19. Given the cytosolic localization of functional GFP-TT19 proteins, the PA pathway in Arabidopsis seed coat is discussed in relation to the subcellular localization of PA metabolites.