2018 Fiscal Year Annual Research Report
Study on three-dimensional arrangement of organelles in C4 photosynthetic cells and its arrangement formation mechanism
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17H03757
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
谷口 光隆 名古屋大学, 生命農学研究科, 教授 (40231419)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大井 崇生 名古屋大学, 生命農学研究科, 助教 (60752219)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | オルガネラ / 光合成 / 細胞 / 葉緑体 / ミトコンドリア / C4植物 / 顕微鏡 / 細胞内配置 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
C4植物の2種の光合成細胞である葉肉細胞と維管束鞘細胞内のオルガネラ配置は異なっており，代謝経路と密接に関わっている。本研究では，このオルガネラ配置の分子機構と生理的意義を解明することを目的としている。本年度は以下の解析を行った。
昨年度に引き続き，イネ科植物であるイネ（C3植物），ローズグラス（PCK型C4植物），シコクビエ（NAD-ME型C4植物）の維管束鞘細胞内オルガネラの三次元再構築を行った。本年度は，ミトコンドリアの細胞内配置の解析も行った。
NAD-ME型C4植物シコクビエの維管束鞘細胞内の葉緑体に存在するRubiscoは，ミトコンドリアと接近している基部側（維管束側）においてより多く偏在していることを金コロイド免疫電子顕微鏡法により明らかにした。維管束鞘細胞では細胞の基部側にミトコンドリアが多いため，C4回路を通じて葉緑体に供給されるCO2濃度は基部側の方が高くなると考えられ，Rubiscoを基部側に偏在させることでCO2の固定効率が向上していると推測された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
理由
維管束鞘細胞オルガネラの三次元配置の解析は計画どおり進行中であるが，数百枚の連続画像に対するオルガネラ外周のトレース作業には時間がかかるため，統計処理を行うのに必要となる観察数には達していない。より効率的に作業を進める必要がある。
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| Strategy for Future Research Activity |
オルガネラの三次元配置解析を継続し，3種のC4サブタイプ間で維管束鞘細胞内の葉緑体，ミトコンドリア，ペルオキシソームの配置比較を行う。また，１細胞内のオルガネラの数，体積，膜接触面積などの数値解析を行い，オルガネラ配置・構造の差異を統計的に明らかにする。
NAD-ME型C4植物の維管束鞘葉緑体内の酵素タンパク質の偏在がRubisco以外でも見られるかを調べ，代謝とオルガネラ配置との関連性を明らかにする。
オルガネラ細胞内配置制御の分子機構解明に向けて，形質転換植物の作出ならびに輸送体タンパク質の局在性解析を早急に進める。
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