| Project/Area Number |
22KJ2467
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| Project/Area Number (Other) |
22J20905 (2022)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2023)
Single-year Grants (2022) |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 44030:Plant molecular biology and physiology-related
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
小畑 智暉 九州大学, システム生命科学府, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2023-03-08 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000)
Fiscal Year 2024: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2023: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2022: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
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| Keywords | 敷石葉緑体 / 表皮特異的プロモーター |
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| Outline of Research at the Start |
植物の表皮組織では、気孔の孔辺細胞にのみ葉緑体が存在するという説が一般的である。しかし、近年シロイヌナズナで、気孔を取り囲む表皮(敷石)細胞にも葉緑体が存在することが確認された。また、申請者もタバコ、キク、ハスなど多岐にわたる植物で敷石細胞に葉緑体が存在することを確認した。一方で、なぜ敷石細胞で葉緑体が形成されるのか、敷石細胞葉緑体が保持する独自の機能については不明な点が多い。本研究では、敷石細胞でのみ葉緑体形成が阻害された植物を作出し、植物の生育や環境応答に対する影響を解析することで、敷石細胞葉緑体の機能解明を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、植物の表皮(敷石)細胞になぜ葉緑体が存在するのか、敷石葉緑体が持つ独自機能を解析することを目的とする。これまでに、葉肉組織の葉緑体形成は正常だが、表皮組織の葉緑体の発達が阻害されたシロイヌナズナ変異体gles1を用いて、敷石葉緑体の欠損によってどのような影響が生じるのか解析を行った。その結果、gles1では、塩ストレス条件下で誘導されるアントシアニンの蓄積が見られず、塩耐性も減少していることが明らかになった。加えて、gles1を孔辺細胞特異的に相補した系統では、この表現型は回復しないが、表皮組織特異的に相補した系統では表現型が回復することも確認した。これらの結果は、塩ストレス環境下でのアントシアニンの合成制御に、表皮組織の中でも敷石葉緑体が必須であることを示している。さらに、表皮組織の葉緑体が塩ストレス環境下でどのようにアントシアニン合成を制御しているのか、そのメカニズムに関しても解析を行った。これまでに、アントシアニン合成制御に寄与することが知られるジャスモン酸の、合成及びシグナル伝達を欠損した変異体で、塩ストレス環境下で促進されるアントシアニンの蓄積が阻害されることを確認した。また、この表現型は表皮特異的にジャスモン酸合成遺伝子を相補すると回復した。これらの結果は、表皮で合成されるジャスモン酸が塩ストレスに応じたアントシアニンの合成促進に重要であることを示唆している。また、gles1で塩ストレスに応じたアントシアニンの合成促進が阻害された理由として、gles1では、表皮組織の葉緑体発達が阻害されているために、ジャスモン酸合成に必要な葉緑体膜脂質が不足しており、アントシアニンの合成を活性化するために十分なジャスモン酸が合成できていない可能性が考えられる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究の主目的であった敷石葉緑体の新規機能に関する知見を得ることができた。加えて、敷石葉緑体がどのようにアントシアニン合成に寄与するのか、そのメカニズムに関しても解析が進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの解析から、シロイヌナズナでは、塩ストレスに応じて表皮組織でジャスモン酸シグナルが活性化することで、アントシアニン合成が促進される可能性が考えられる。現在は、この可能性について検証するために、ジャスモン酸応答性因子のプロモーター制御下でGFPを発現する形質転換植物を利用したレポーターアッセイやジャスモン酸抗体を用いた免疫染色を行っている。これらの解析によって、ジャスモン酸合成、及びそのシグナル活性が塩ストレスに応じて表皮特異的に活性化していることを確認するとともに、gles1が塩ストレス環境下でのアントシアニンを蓄積できない理由がジャスモン酸シグナルを十分に活性化できていないことにあることを示したいと考えている。
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