2016 Fiscal Year Annual Research Report
ピロリン酸の過剰蓄積が植物の発生に及ぼす影響の時空間的解析
| Project/Area Number |
16H04803
|
|---|
| Research Institution | Tokyo Gakugei University |
|---|
Principal Investigator |
Ferjani Ali 東京学芸大学, 教育学部, 准教授 (20530380)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
|
| Keywords | 植物 / 葉器官 / H+-PPase / fugu5変異体 / ピロリン酸 / 組織 / 補償作用 / 表皮細胞の単純化 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
ピロリン酸（PPi）の過剰蓄積で起こされる様々な発達異常の分子メカニズムを器官の発生段階、及び組織毎に解析し、植物の代謝と発生制御におけるH+-PPaseの役割を多元的に解明する。
1. PPiの蓄積がもたらす影響は組織によって異なるのではないか？（1）fugu5に表皮で特異的に発現するPDF1pro::IPP1、または柵状組織で特異的に発現するCLV1pro::IPP1を作成した（2）補償作用の有無及び捜査電子顕微鏡を用いた表皮細胞の発達異常の解析を行った結果、fugu5 PDF1pro::IPP1では表皮細胞の単純化は回復するが補償作用は誘導される一方で、fugu5 CLV1pro::IPP1では表皮細胞の単純化は回復しないが補償作用の誘導は抑制されることが示唆された（3）以上からは、PPiの過剰蓄積の影響は細胞自律的であることが本研究から初めて発見された（4）an-1 fugu5 PDF1pro::IPP1及びan-1 fugu5 CLV1pro::IPP1を作成した（5）fugu5背景におけるPDF1pro::GUS；CLV1pro::GUSの組織特異的な発現パターンを確認するための系統の作成は完了した。
2. fugu5の初期成長における一時的なPPi除去能付加がもたらす影響の検証。fugu5 ICLpro::IPP1の作成が難航しているが、引き続きそれに取り組むと同時に、ICL遺伝子と同様の発現パターンを示すMLS遺伝子のproの使用をも検討している。
3. 孔辺細胞におけるPPi分解の役割の解明。孔辺細胞で特異的に発現するGC1pro::IPP1の作成が完了し、fugu5に導入した。
4. 表皮細胞の発達異常はPPiと細胞骨格の総合作用で説明が出来るのか？ UBQpro::EYFP-TUB6系統をfugu5、an-1及びan-1 fugu5に導入し、全系統が揃った。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
平成28年度の交付申請書に入力した「研究目的」及び「研究実施計画」に対する本年度の達成度は以下の通りである。
１. 本研究計画で表皮細胞で特異的に発現するPDF1pro::IPP1、または柵状組織で特異的に発現するCLV1pro::IPP1の作成は予定通り完了した。その解析の結果、PPiの過剰蓄積の影響は細胞自律的であることが本研究により始めて発見された。この結果は、PPiの過剰蓄積を組織毎に解明するという大きな目的を達成したといえる。また、その他の解析に用いる植物系統の作成も概ね完了した。
２. fugu5の初期成長における一時的なPPi除去能付加がもたらす影響の検証：当初fugu5 ICLpro::IPP1の作成を試みたが、難航している。しかし、今後工夫すれば十分達成できると考えている。
３. 孔辺細胞におけるPPi分解の役割の解明：孔辺細胞で特異的に発現するGC1pro::IPP1の作成及びfugu5変異体への導入も全て予定通り完了した。
４. 表皮細胞の発達異常はPPiと細胞骨格の総合作用で説明が出来るのか？ ライブイメージングに用いる予定の全植物系統の作成は完了しており、共同研究者との打ち合わせも予定通り順調に進んでいる。
|
| Strategy for Future Research Activity |
本研究課題と本年度の成果をふまえ、今後以下のように研究を推進して行きたいと考えている。
１. 今後、研究成果を速やかに取りまとめ、学会発表、学術論文等で報告したい。
２. ICLpro::IPP1のコンストラクト作成及びfugu5への導入の実現に向けて様々な工夫をして行きたい。ICLproのクローニングを引き続き進めながらも、困難な場合を想定しMLS遺伝子のpromoterのクローニングも同時に行う予定である。
３. 今後、孔辺細胞からPPiを特異的に除去する系統（fugu5 GC1pro::IPP1）とfugu5変異体及び野生型との比較解析を予定通り進める（一部は共同研究として）。その結果、fugu5で見られる初期生育不全が改善されれば、PPiは気孔の開閉を制御する新規の因子として提案し、その後の制御メカニズムの解明に向けて、重要な研究成果となる。
４. 表皮細胞の発達異常はPPiと細胞骨格の総合作用で説明が出来るのか？ H+-PPaseと表皮細胞の単純化との関係、また細胞骨格とPPiの関係のいずれも謎に包まれている。そのなぞを解くため、ライブイメージングの解析結果が急がれる。
|
