Analysis of functional link between the trans-Golgi network and chloroplast

2017 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15K14538
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 植村 知博 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (90415092)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: 葉緑体 / ＴＧＮ

Outline of Annual Research Achievements

葉緑体やミトコンドリアのような二重の膜で囲まれたオルガネラと小胞体やゴルジ体などの一重の膜で形成されるオルガネラ（単膜系オルガネラ）は、それぞれ独立して機能していると考えられてきた。しかし、我々のグループによるシロイヌナズナを用いた研究の結果から、トランンスゴルジ網（TGN）と呼ばれるゴルジ体に隣接して存在する網目状の構造体で、ゴルジ体を通過したタンパク質が機能すべき場所に正しく輸送されるための選別を行うオルガネラが、環境ストレス下で葉緑体の機能維持に関与することが明らかとなったが、その分子機構や高次機能は未解明である。本研究課題では、 “単膜系オルガネラが担う新規の葉緑体機能の発現・維持機構を分子レベルで解明する”ことを目的としている。
H29年度は以下の研究成果を得た。
syp4変異体では、環境ストレス下で葉緑体の機能維持が出来なくなっているため、その表現型を実験系として確立するため、サリチル酸処理による変異体の応答を観察した。その結果、サリチル酸処理によってTGNを介した葉緑体維持機構を示唆する予備的な結果を得ることができた。特に病原菌感染後のサリチル酸上昇に伴う葉緑体のプラスとグロビュールの肥大化についてその原因について考察するとともに、プラスとグロビュール可視化ラインに作成に着手した。また、syp4変異体の種子を変異誘導剤であるエチルメタンスルホン酸（EMS）で処理したM2種子から葉緑体の表現型が抑圧された変異体の原因遺伝子を同定するための準備をすすめている。

Research Products

• [Journal Article] Golgi Entry Core Compartment functions as the COPII-independent scaffold for ER-Golgi transport in plant cells. (2018)
  • Author(s): Yoko Ito, Tomohiro Uemura, and Akihiko Nakano
  • Journal Title: J. Cell Sci. Volume: 131 Pages: jcs203893
  • DOI: 10.1242/jcs.203893
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A missense mutation in the NSF gene causes abnormal Golgi morphology in Arabidopsis thaliana. (2018)
  • Author(s): Sayuri Tanabashi, Keiko Shoda, Chieko Saito, Tomoaki Sakamoto, Tetsuya Kurata, Tomohiro Uemura, and Akihiko Nakano.
  • Journal Title: Cell Struct. Funct Volume: 43 Pages: 41-45
  • DOI: A missense mutation in the NSF gene causes abnormal Golgi morphology in Arabidopsis thaliana.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] admium-induced changes in vacuolar aspects of Arabidopsis thaliana. (2017)
  • Author(s): Sharma, SS., Yamamoto, K., Hamaji, K., Ohnishi, M., Anegawa, A., Sharma, S., Thakur, S., Kumar, V., Uemura, T., Nakano, A., *Mimura, T.
  • Journal Title: Plant Physiol. Biochem. Volume: 114 Pages: 29-37
  • DOI: 10.1016/j.plaphy.2017.02.017
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] The trans-Golgi network and the Golgi stacks behave independently during regeneration after Brefeldin A treatment in tobacco BY-2 cells. (2017)
  • Author(s): Ito, Y., Toyooka, K., Fujimoto, M., Ueda, T., *Uemura, T. and Nakano, A.
  • Journal Title: Plant Cell Physiol Volume: 58 Pages: 811-821
  • DOI: 10.1093/pcp/pcx028
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Evolutionarily conserved BIL4 suppresses the degradation of brassinosteroid receptor BRI1 that regulates cell elongation. (2017)
  • Author(s): Ｙamagami, A., Saito, C., Nakazawa, M., Fujioka, S., Uemura, T., Matsui, M., Sakuta, M., Shinozaki, K., Osada, H., Nakano, A., Asami, T. and *Nakano, T.
  • Journal Title: Sci. Rep. Volume: 18 Pages: 5739
  • DOI: doi: 10.1080/15592324
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Functional zones and dynamics of trans-Golgi network in Arabidopsis (2017)
  • Author(s): Yutaro Shimizu, Yamato Komatsu, Yoko Ito, Junpei Takagi J, Kazuo Ebine, Takashi Ueda, Kazuo Kurokawa, Tomohiro Uemura, Akihiko Nakano.
  • Organizer: 20th European Network for Plant Endomembrane Research meeting
  • Int'l Joint Research