2016 Fiscal Year Research-status Report
植物の生長を規定するピロリン酸濃度の調節機構の分子生物学的解明
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16K18687
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
瀬上 紹嗣 名古屋大学, 生命農学研究科, 特任助教 (00765935)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | ピロリン酸代謝 / 細胞壁形成 / 液胞膜プロトンポンプ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では植物細胞におけるピロリン酸(PPi)濃度維持機構の解明を目指している。PPiは極めて基本的な生体内分子であり、数百の代謝過程において発生する。その濃度は生物の様々な代謝に大きな影響を与えるが、植物においてはその制御機構が分かっていない。我々は液胞膜H+-PPase:VHP1/FUGU5, 細胞質基質sPPase:PPa1-5がPPi分解に関与することを見出しており、これらを研究対象として解析を進めている。計画書に記載した研究課題について進捗を述べる。
１：GFPマーカーラインを作製し、時空間的な発現パターンを解析中である。遺伝子破壊株の表現型解析も順調に進んでおり、各PPi分解酵素のPPi分解における比重が見えつつある。
２：植物体からのsPPase活性検出には成功していないが、H+-PPase破壊株へsPPaseを導入した株において子葉の表現型が相補されることを見出した。
３：PPiの定量法を確立することに成功し、野生型と比較してfugu5では濃度が1.6倍、ppa1では変化がなかったのに対し、fugu5ppa1では6.6倍高い濃度であった。fugu5ppa1二重破壊株で見られた細胞壁の弱体化について、UDP-Glcの不足を予想していたが、メタボローム解析により実際に0.5倍まで低下していることを確認した。他の様々な化合物の増減も検出しており、PPi濃度の生理的な変化がどの代謝ポイントに効いてくるかについて解析を進めている。
４：VHP1を根端コルメラ細胞で異所発現させた結果、糖制限条件において重力感知に必要なアミロプラスト量が減少することを見出した。このことから、VHP1を発現させないことによってPPi濃度を高めに保ち、デンプンが蓄積する方向へ代謝経路を調節していることが示唆された。
（１）、（３）の結果を中心として、論文を執筆中であり、夏の投稿を予定している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
設定した課題の進捗状況は細目ごとに異なるが、表現型の解析やピロリン酸定量などの解析手法の開発についておおむね順調に進んでおり、順次成果を出していくことが可能であると思われる。
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| Strategy for Future Research Activity |
組織特異的なPPi濃度調節について、根端コルメラ以外にも実例を示す必要があると考えている。具体的にはVHP1発現量の極めて高い蜜腺などの組織に注目しており、遺伝子破壊株を用いた解析を進める。また、PPiが過剰に蓄積するfugu5ppa1についてメタボローム解析が様々な代謝変動を検出したが、VHP1の過剰発現株などPPiレベルが様々に変化している株を用いて同様の解析を行うことで、PPiの生理的な濃度変化がどのように代謝に関与するかを解析する。
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| Causes of Carryover |
研究に使用した機材や消耗品について、他の繰越せない予算を優先して使用したために、本予算の剰余が発生した。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
論文の投稿を予定しており、校正など人件費に研究費を使用する。大型の装置購入の予定はないが、共焦点レーザー顕微鏡などの研究科共通機器や消耗品に多くの経費を投入することを計画している。
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[Journal Article] Lack of H+-pyrophosphatase Prompts Developmental Damage in Arabidopsis Leaves on Ammonia-Free Culture Medium2016
Author(s)
Fukuda, M., Segami, S., Tomoyama, T., Asaoka, M., Nakanishi, Y., Gunji, S., Ferjani, A. and Maeshima, M.
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Journal Title
Frontiers in plant science
Volume: 7
Pages: 819
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] A novel-type phosphatidylinositol phosphate-interactive, Ca-binding protein PCaP1 in Arabidopsis thaliana: stable association with plasma membrane and partial involvement in stomata closure.2016
Author(s)
Nagata, C., Miwa, C., Tanaka, N., Kato, M., Suito, M., Tsuchihira, A., Sato, Y., Segami, S. and Maeshima, M.
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Journal Title
Journal of plant research
Volume: 129
Pages: 539-550
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] Lack of H+-pyrophosphatase prompts developmental damage in Arabidopsis leaves on ammonia-free2016
Author(s)
Fukuda, M., Segami, S., Asaoka, M., Gunji, S., Ferjani, A., and Maeshima, M.
Organizer
17th International Workshop on Plant Membrane Biology
Place of Presentation
Annapolis, Maryland, USA
Year and Date
2016-06-05 – 2016-06-10
Int'l Joint Research
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