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

2003 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る。しかし、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。
本年度は、高等植物におけるPGの機能を明らかにするために、シロイヌナズナのPG合成欠損変異株(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PGP合成酵素が欠損している)を用いて解析を行った。その解析により、以下のような結果が得られた。(1)変異株はアルビノの表現型を示し、野生株に比べて成長が遅く、ショ糖を添加していない培地では生育できなかった。ショ糖を添加した培地では生育でき、花茎や花を形成したが不稔であった。(2)PGP遺伝子の翻訳領域を誘導型のプロモーターにつないだ遺伝子を変異株に導入した。形質転換体のカルスを培養し、培地にデキソメタゾンを加えてPGPを発現させると、葉肉細胞の緑化が観察された。(3)PGP3遺伝子がカルジオリピン合成酵素をコードしていることを明らかにした(PGPには3つの相同遺伝子が存在し、2つの遺伝子についてはPGP合成酵素をコードしていることを既に証明したが、PGP3についてはまだ証明できていなかった)。これらの結果から、葉緑体で合成される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になった。

Research Products

• [Publications] Miki Hagio: "Phosphatidylglycerol is essential for the development of thylakoid membranes in Arabidopsis thaliana"Plant and Cell Physiology. 43. 1456-1464 (2002)
• [Publications] Isamu Sakurai: "Requirement of phosphatidylglycerol for maintenance of photosynthetic machinery"Plant Physiology. 133. 1376-1384 (2003)
• [Publications] Ildiko Domonkos: "Phosphatidylglycerol is essential for oligomerization of PSI reaction center"Plant Physiology. 134(印刷中). (2004)