Analysis of the mechanism by which leaf epidermal cells develop complex shapes.
| Project/Area Number |
22K06264
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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 | Nara Institute of Science and Technology |
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Principal Investigator |
加藤 壮英 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 助教 (70379535)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
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| Keywords | 微小管 / チューブリン / 細胞形状 / ファルネシル化 / 細胞骨格 / pavement cell |
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| Outline of Research at the Start |
一般に目にする高等植物は、茎のような軸性器官が体制の大枠をきめ、効率よく配置されるそれぞれの葉の平面性はより効率よい光合成に寄与すると考えられる。器官の構成単位である細胞レベルの増殖性、成長性は、植物体の発生ステージや環境変化に最適な器官成長を調節する主要因だが、その仕組みは不明なところが多い。本研究は、細胞の成長性に着目する。特に、申請者らが同定したBPP遺伝子を中心に、細胞の成長方向を制御する細胞骨格系に関与する新たな遺伝子群を発見し、高い環境適応能を備えた植物生理を遂行する分子基盤を明らかにする事を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
シロイヌナズナ微小管結合タンパク質BPP5は、N末端側に植物特異的な微小管結合ドメインを持ち、C末端側の終止コドン直前にファルネシル化を受けるCaaX motif様のドメインを持ち、C末端を介して細胞膜に局在することが予想される。とくに両ドメインは、陸上植物を通じて配列の保存性が高く、BPP5が細胞膜との緩い結合により局所的に微小管を集積させる、もしくは集積しやすくするのに重要な働きをすると仮定している。この働きを欠損する事でbpp1;2;5（bpp5相同遺伝子の3重変異体）の葉表皮細胞は丸みのある形状に、さらにBPP5過剰発現体の葉表皮細胞は細長い形状を生み出すのではないかという点において遺伝学的証拠を示すため、タンパク質のイソプレニル化に関わるファルネシルトランスフェラーゼPFTまたはゲラニルゲラニルトランスフェラーゼ I 型 PGGT-Iを構成する各3遺伝子について、それぞれの変異体とbpp1;2;5または、BBP5の過剰発現体との多重変異体を作出している。当該変異体は、標的遺伝子を介し多面的な機能を示し、特に共通のαサブユニットである、PLPについては矮小化が見られるため予備的ではあるが、過剰発現体の表現型を抑制し、bpp1;2;5についても表現型がplpにマスクされるようだ。現在、その確認と、背景における微小管の顕微鏡観察を近々行う計画である。C末端の変異体については作出し、植物体に形質転換し、過剰発現株を作出する計画である。加えて、シロイヌナズナ野生型の葉表皮細胞は顕著に凹凸性でかつ扁平であるが、bpp1;2;5の細胞形状は二次元的な丸みにとどまらず細胞の3次元的にも膨れる。これら細胞が、高浸透圧ストレスを与える事で細胞が壊れやすい事を示した。この現象にMSL9、MSL10遺伝子の関与が指摘されておりこちらについても遺伝学的解析を進めている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
所属研究室の教授退職による、申請者の所属研究室の閉鎖、それによる申請者の新たな所属研究室の移転、加えて、その研究室の学内での移転などがこの1年で重なり、当該年度は植物栽培等、研究環境について多くの制約がかかったために、当初申請で計画していた通りに研究を遂行できない状況であった。ただし、ファルネシルトランスフェラーゼPFTまたはゲラニルゲラニルトランスフェラーゼ I 型 PGGT-IとBPP5との遺伝学的な関連は、本申請におけるBPP5の保存されたＣ末端配列の生理機能の推定には重要な植物であり、それらを作出したことについては評価できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
ファルネシルトランスフェラーゼPFTまたはゲラニルゲラニルトランスフェラーゼ I 型 PGGT-Iとbpp1;2;5三重変異体、および、BPP5との多重変異体について、細胞形状の変化、および微小管への影響を定量的に観察する。これらの植物体を基礎にして、CaaX配列に変異を導入した植物体における影響を計測する。更に、生化学的なエビデンスを得るために、実際にBPP5が脂質修飾を受けているかを今年度調査する計画である。加えて、前年度進展させることが難しかった、LNG 微小管結合タンパク質やSPK1 ROP活性化因子との多重変異体を用いた微小管観察などを推進し、BPP5の細胞形状を決める分子レベルの機能を明らかにしていく。
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Report
(1 results)
Research Products
(2 results)
