ハイブリッド型葉緑体を持つ植物の創出とその機能解析

2016 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 15K07843
• Research Institution: University of Miyazaki
• Principal Investigator: 稲葉 丈人 宮崎大学, 農学部, 准教授 (00400185)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: シロイヌナズナ / 光合成 / 重炭酸イオン輸送体

Outline of Annual Research Achievements

多くの植物が行う「C3型光合成」では、Rubiscoのオキシゲネーション反応により、いったん固定した二酸化炭素を放出してしまうことが知られている。この現象は「光呼吸」として知られており、光合成効率を著しく低下させていると考えられている。本研究の目的は、重炭酸イオン輸送体を葉緑体内包膜に導入することで葉緑体内に二酸化炭素を濃縮し、光呼吸を抑えて光合成能を向上させることである。H28年度は、シアノバクテリアの重炭酸イオン輸送体BicA及びSbtAを発現するシロイヌナズナの生理学的解析を行った。形質転換体を様々な非生物ストレス条件下で生育させてその成長を調べたところ、一部の重炭酸イオン輸送体発現株においてコントロール株よりも良い成長が観察された。また、現在発現させているキメラ型重炭酸イオン輸送体には、葉緑体内包膜輸送シグナルが付加されているが、これが重炭酸イオン輸送活性に悪影響を与えている可能性が否定できない。そこで、本年度は、輸送体以外の部分を除去するためのプロテアーゼを植物に導入するコンストラクトを作製した。具体的にはプロテアーゼ遺伝子に葉緑体移行シグナルを付加し、プロテアーゼを葉緑体ストロマに導入するためのキメラ遺伝子を作製した。さらに、プロテアーゼ切断部位を含むキメラ重炭酸イオン輸送体遺伝子を作製した。最終的に、同一ベクター上にキメラ型重炭酸イオン輸送体遺伝子とプロテアーゼ遺伝子を持つコンストラクトを完成させることができ、これをシロイヌナズナに形質転換した。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

キメラ型重炭酸イオン輸送体を発現する形質転換体の成長がコントロールよりも良い可能性が示唆されており、研究が大きく進展する可能性があるため。

Strategy for Future Research Activity

次年度も当初計画に従って研究を進める。特に、実際の形質転換体の光合成速度にどのような影響が出ているか調査する予定である。

Causes of Carryover

年度末の旅費の一部を校費で支払ったため差額が生じた。

Expenditure Plan for Carryover Budget

繰越金は消耗品費に使用する予定である。

Research Products

• [Journal Article] Ubiquitin-Proteasome Dependent Regulation of the GOLDEN2-LIKE 1 Transcription Factor in Response to Plastid Signals. (2017)
  • Author(s): Tokumaru, M., Adachi, F., Toda, M., Ito-Inaba, Y., Yazu, F., Hirosawa, Y., Sakakibara, Y., Suiko, M., Kakizaki, T. and Inaba, T.
  • Journal Title: Plant Physiology Volume: 173 Pages: 524-535
  • DOI: 10.1104/pp.16.01546
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Ubiquitin-proteasome dependent regulation of bidirectional communication between plastids and the nucleus. (2017)
  • Author(s): Hirosawa, Y., Ito-Inaba, Y. and Inaba, T.
  • Journal Title: Frontiers in Plant Science Volume: 8 Pages: article 310
  • DOI: 10.3389/fpls.2017.00310
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Characterization of two PEBP genes, SrFT and SrMFT, in thermogenic skunk cabbage (Symplocarpus renifolius). (2016)
  • Author(s): Ito-Inaba, Y., Masuko-Suzuki, H., Maekawa, H., Watanabe, M. and Inaba, T.
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 6 Pages: article 29440
  • DOI: 10.1038/srep29440
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] 葉緑体内包膜に導入したシアノバクテリア重炭酸イオン輸送体がシロイヌナズナの生育に及ぼす影響 (2017)
  • Author(s): 上原晋, 稲葉靖子, 森泉, 稲葉丈人
  • Organizer: 第58回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 鹿児島
  • Year and Date: 2017-03-16 – 2017-03-18
• [Presentation] 植物ホルモン処理が葉緑体形成阻害を示すシロイヌナズナに及ぼす影響 (2017)
  • Author(s): 廣澤嘉洸, 多田朱里, 稲葉靖子, 松浦恭和, 森泉, 稲葉丈人
  • Organizer: 第58回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 鹿児島
  • Year and Date: 2017-03-16 – 2017-03-18
• [Presentation] 水中栽培法を用いたシロイヌナズナの低温馴化機構の解析 (2017)
  • Author(s): 三原良太, 上村沙織, 稲葉靖子, 稲葉丈人
  • Organizer: 第58回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 鹿児島
  • Year and Date: 2017-03-16 – 2017-03-18
• [Presentation] 重炭酸イオン輸送体を発現するシロイヌナズナにおける光合成能の評価 (2016)
  • Author(s): 上原晋, 安達ふみ, 稲葉靖子, 森泉, 稲葉丈人
  • Organizer: 第40回蛋白質と酵素の構造と機能に関する九州シンポジウム, 指宿
  • Place of Presentation: 指宿
  • Year and Date: 2016-08-26 – 2016-08-28
• [Presentation] ケミカルバイオロジーを利用した植物の低温シグナル伝達機構の解析 (2016)
  • Author(s): 稲葉丈人, 上村沙織, 三原良太, 稲葉靖子
  • Organizer: 第40回蛋白質と酵素の構造と機能に関する九州シンポジウム, 指宿
  • Place of Presentation: 指宿
  • Year and Date: 2016-08-26 – 2016-08-28