| Project/Area Number |
21K06238
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 44030:Plant molecular biology and physiology-related
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| Research Institution | Setsunan University |
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Principal Investigator |
椎名 隆 摂南大学, 農学部, 教授 (10206039)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
菅 裕 県立広島大学, 生命環境学部, 教授 (30734107)
石崎 陽子 摂南大学, 農学部, 助手 (50423869)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
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| Keywords | 葉緑体 / シグマ因子 / ストレス応答 / 転写制御 / Ca2+シグナリング / ストレス / 光合成 / 反応中心 / 転写 |
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| Outline of Research at the Start |
葉緑体は独自のゲノム（葉緑体ゲノム）をもち、主要な光合成タンパク質の遺伝子をコードしている。ストレスシグマ因子Sig5は、ストレス下での核と葉緑体のクロストークに関わる重要な因子で、ストレスシグナルを葉緑体へ伝達しpsbD LRPなど特定のプロモーターの選択的活性化に関わっている。本研究では、Sig5を介した葉緑体転写制御の分子機構解析するとともに、光合成のストレス適応におけるSig5の役割や進化についても研究を進める
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| Outline of Annual Research Achievements |
葉緑体ゲノムにコードされた光合成遺伝子群は、バクテリア型RNAポリメラーゼのPEPによって転写される。その転写には核コードのシグマ因子が必要で、光合成遺伝子群の転写にはSIG2とSIG6が重要な働きをしている。一方、SIG5は、その発現がストレスやABAによって誘導されるユニークなシグマ因子である。これまでに、光化学系反応中心のD2タンパク質をコードするpsbD遺伝子上流に存在する光応答プロモーター（psbD LRP）の活性化にSIG5が特異的に関わることがわかっている。しかし、その詳細な制御機構はよくわかっていない。本研究では、ABAと明暗変化に対するSIG5とpsbD LRPの応答を詳細に解析した。
まず、ABAに対するシグマ因子群やPEP依存光合成遺伝子群の発現を詳細に解析した。その結果、ABAによってSIG2やSIG6などの主要シグマ因子の発現が抑制され、光合成遺伝子群の発現も低下することを見出した。一方、SIG5の発現はABAによって活性化され、そのターゲットであるpsbD LRPの活性はABAによって低下しないことがわかった。このことは、ABAによるSIG5発現の活性化が、ストレス化でのpsbD遺伝子の発現レベルの維持に関わる可能性を示唆している。
一方、植物を暗所に移すと、psbD LRPの発現活性が特異的かつ急速に低下する。この現象は、葉緑体のCa2+依存的ppGpp合成酵素CRSHによって制御されている可能性が示されている。本研究では、明暗による葉緑体Ca2+制御に葉緑体包膜の機械受容チャネルMSL2が関わる可能性を検証した。その結果、暗所におけるpsbD LRPの特異的活性低下にMSL2を介した葉緑体Ca2+濃度の変化が関係している可能性が示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本年度の研究から、SIG5のターゲットとなるpsbD LRPの活性制御と葉緑体Ca2+濃度制御の関係を明らかにする新しい方向性を示すことができた。一方、当初の目的であるpsbD LRP活性化に関わるDNA結合因子の同定の研究が遅れている。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度の研究で明らかになった、SIG5のターゲットとなるpsbD LRPの活性制御と葉緑体Ca2+濃度制御の関係については、葉緑体Ca2+濃度の明暗応答に関わる可能性があるMSL2の解析を進め、psbD LRP活性化との関係を明らかにする。また、psbD LRP活性化に関わるDNA結合因子の同定についても、引き続き取り組む。
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