オルガネラ相互作用による植物環境応答の分子機構

2010 Fiscal Year Annual Research Report

• Project Area: Environmental sensing of plants: Signal perception, processing and cellular responses
• Project/Area Number: 22120007
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Research Institution: National Institute for Basic Biology
• Principal Investigator: 西村 幹夫 基礎生物学研究所, 高次細胞機構研究部門, 教授 (80093061)
• Keywords: ペルオキシソーム / ミトコンドリア / 葉緑体 / ストロミュール / オートファジー関連因子 / カタラーゼ / 活性酸素類

Research Abstract

光合成組織において緑葉ペルオキシソームはミトコンドリア、葉緑体と協調して光合成に付随しておこる光呼吸の代謝を担う。生理学的解析を行ったところ、ペルオキシソームと葉緑体との相互作用は光により活性化され、さらに光合成依存であることが示唆された。この過程における葉緑体外包膜上の構造とペルオキシソームとの関係に注目した。その結果、光環境下において葉緑体から生じたストロミュールがペルオキシソームを捕捉することを明らかにした。また我々は生理学的知見を応用して、ペルオキシソームと葉緑体との接着機構に異常を生じた変異体(peroxisome unusual positioning mutant peup)を複数選抜した。その多くは、ペルオキシソームが葉緑体から解離して細胞質中を浮遊している表現形を示し、凝集体を形成していた。本年度はこの変異体を表現形により分類し、順次原因遺伝子同定のため次世代シークエンサーによる全ゲノムシークエンスの解読を始めた。
数種類のpeup変異体の原因遺伝子を解析したところオートファジー関連因子が同定された。電子顕微鏡像の解析からは、変異体のペルオキシソーム内には電子密度の濃い異常な凝集体の存在が明らかになった。この凝集体はカタラーゼであることが免疫電顕法により明らかとなった。本変異体は、強光下での老化が促進されること、また活性酸素種が蓄積することから光環境下における異常ペルオキシソーム分解系の重要性が示唆された。

Research Products

• [Journal Article] Defects of peroxisomal membrane protein 38 causes enlargement of peroxisomes (2011)
  • Author(s): Mano Shoji
  • Journal Title: Plant Cell Physiol. Volume: 52 Pages: 2157-2172
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A novel monogalactosyldiacylglycerol synthase found in green sulfur bacteria reveals new roles of galactolipids in photosynthesis (2011)
  • Author(s): Masuda Shinji
  • Journal Title: Plant Cell Volume: 23 Pages: 2644-2658
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Arabidopsis ABERRANT PEROXISOME MORPHOLOGY9 is a peroxin that recruts of the PEX1/PEX6 complex to peroxisomes (2011)
  • Author(s): Goto Shino
  • Journal Title: Plant Cell Volume: 23 Pages: 1573-1587
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The Plant Organelles Database 2 (PODB2) : An update containing movie data of plant organelle dynamics (2011)
  • Author(s): Mano Shoji
  • Journal Title: Plant Cell Physiol. Volume: 52 Pages: 244-253
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Arabidopsis Qa-SNARE SPY2 proteins localized to different subcellular regions function redundantly in vacuolar protein sorting and plant development (2010)
  • Author(s): Shirakawa Makoto
  • Journal Title: Plant J. Volume: 64 Pages: 924-935
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Gateway binary vectors with bialaphos resistant gene, bar, as the selection marker for plant transformation (2010)
  • Author(s): Nakamura Shinya
  • Journal Title: Biosci.Biotech.Biochem. Volume: 74 Pages: 1315-1319
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A peroxisomal ABC transporter promotes seed germination by suppressing polygalacturonase inhibiting proteins under the control of ABI5 (2010)
  • Author(s): Kanai Masatake
  • Journal Title: Plant J. Volume: 62 Pages: 936-947
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Ectopic expression of an esterase, which is a candidate for the unidentified plant cutinase, causes cuticular defects in Arabidopsis thaliana (2010)
  • Author(s): Takahashi Kentaro
  • Journal Title: Plant Cell Physiol. Volume: 51 Pages: 123-131
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Unique defence strategy by the endoplasmic reticulum body in plants (2010)
  • Author(s): Yamada Kenji
  • Journal Title: Plant Cell Physiol. Volume: 52 Pages: 2039-2049
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A possible involvement of autophagy in amyloplast degradation in columella cells during hydrotropic response of Arabidopsis roots
  • Author(s): Nakayama M
  • Journal Title: Planta Volume: (in press)
  • Peer Reviewed
• [Book] Genetic Engineering-Basics, New Applications and Responsibilities (2012)
  • Author(s): Tanaka Yuji
  • Total Pages: 27
  • Publisher: InTech