2016 Fiscal Year Annual Research Report
Molecular functions of sphingolipids in plants for technological development of metabolic engineering
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15K20909
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| Research Institution | Saitama University |
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Principal Investigator |
石川 寿樹 埼玉大学, 理工学研究科, 助教 (20598247)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | スフィンゴリピドミクス / スフィンゴ脂質 / 代謝改変 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1. これまでに研究実績のあるシロイヌナズナやタバコ等の双子葉植物に加え、本研究ではスフィンゴ脂質構造が不明であったイネやコムギ等の単子葉植物において、スフィンゴ脂質分子構造を迅速に同定しLC-MS/MSにより一斉定量するスフィンゴリピドミクスの解析手法を確立した。これにより、イネ組織間のスフィンゴ脂質分子組成の多様性や、極長鎖脂肪酸合成異常によりシュート形成不全を示すonion変異体における脂質代謝変動を網羅的に捉えることに成功し、本手法の実用性を実証した。本成果はPlant J.誌に発表した (88, 681-693, 2016)。さらに脂質サンプル調製法や分析システムの改善をすすめ、従来の手法に比べ迅速・簡易かつ低コストな一連の実験手法を整備した。本手法の活用により、植物スフィンゴ脂質の多様性とその生物学的意義の解明が今後さらに加速することが期待できる。
2. スフィンゴリピドミクスの活用により、これまで不明であった植物固有のスフィンゴ脂質特異的糖鎖構造を形成する一連の糖転移酵素ファミリーを初めて同定することに成功した。特にシロイヌナズナで主要なヘキソース特異的タイプと、イネで主要なN-アセチルヘキソサミン特異的タイプの2種の酵素機能の違いを発見し、これらの酵素遺伝子を利用することによりそれぞれの植物が有する特徴的なスフィンゴ脂質糖鎖構造を人為的に改変することに成功した。これまでにこれらの糖鎖構造が細胞壁との相互作用とその構造形成への寄与、さらに細胞膜機能として病原応答やストレス馴化に関与することを見出した。この成果は学術誌として一報を発表し、さらに続報を現在投稿準備中である (Fang et al. Plant Cell, in press)。今後の遺伝学的解析により植物スフィンゴ脂質糖鎖構造の生物学的機能の解明とその育種利用への展開がひらけることが期待される。
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Research Products
(7 results)
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[Journal Article] Loss of inositol phosphorylceramide sphingolipid mannosylation induces plant immune responses and reduces cellulose content in Arabidopsis.2017
Author(s)
Fang L, Ishikawa T, Rennie EA, Murawska GM, Lao J, Yan J, Tsai ALY, Baidoo EEK, Xu J, Keasling JD, Demura T, Kawai-Yamada M, Scheller HV, Mortimer JC.
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Journal Title
Plant Cell
Volume: in press
Pages: -
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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