高等植物における葉緑体膜脂質の機能に関する分子生物学的解析

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14540596
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 和田 元 東京大学, 大学院・総合文化研究科, 助教授 (60167202)
• Keywords: 光合成 / シロイヌナズナ / チラコイド膜 / ホスファチジルグリセロール / 葉緑体

Research Abstract

ホスファチジルグリセロール(PG)は生体膜を構成する酸性のリン脂質であり、植物細胞においては、主に葉緑体の包膜やチラコイド膜に存在する。そのため、PGは葉緑体が機能する上で重要な役割を果たしていると考えられている。しかし、葉緑体に存在するPGの生合成系がどのように制御され、PGが葉緑体の機能発現や植物体の成長においてどのような特異的な機能を担っているかについてはまだよくわかっていない。
本研究では、高等植物におけるPGの機能を明らかにするために、シロイヌナズナからPGの合成に関わるPGP合成酵素(CDP-DGとグリセロール3-リン酸からホスファチジルグリセロールリン酸を合成する反応を触媒する)をコードする遺伝子(PGP1)を同定した。次に、その遺伝子が破壊されたタグラインをスクリーニングし、得られたPGP1破壊株の性質を野生株と比較した。PGP1破壊株はアルビノの表現型を示し、野生株に比べて生育が遅く、ショ糖を添加していない培地では生育できなかった。この結果は、PGP1に依存したPG合成が光独立栄養的な成長に必要不可欠であることを示している。また、ショ糖を加えた培地でも、破壊株は本葉を数枚展開した段階で成長が止まった。光学顕微鏡やレーザー顕微鏡で葉の内部を観察すると、破壊株の葉は透明で表面が粗く、葉肉細胞の数が著しく現象し、チラコイド膜が発達した葉緑体が存在していなかった。これらの結果から、PGが植物の成長や葉緑体の分化において重要な機能を担っていることが明らかとなった。

Research Products

• [Publications] Zoltan Gombos: "Phosphatidylglycerol requirement for the function of electron acceptor plastoquinone Q_B in the photosystemII reaction center"Biochemistry. 41. 3796-3802 (2002)
• [Publications] Chang Cheng Xu: "The Pgp1 mutant locus of Arabidopsis encodes a phasphatidyglycerol phosphate synthare with impaired activity"Plant Physiology. 129. 594-604 (2002)
• [Publications] Miki Hagio: "Phosphatidylglycerol is essential for the development of thylakoid membranes in Arabidopsis thaliana"Plant and Cell Physiology. 43. 1456-1464 (2002)