2017 Fiscal Year Research-status Report
トマトの器官特異的に発現するリンゴ酸輸送体ALMTファミリーの生理機能の解明
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17K07697
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
佐々木 孝行 岡山大学, 資源植物科学研究所, 准教授 (60362985)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | リンゴ酸輸送体 / トマト / ALMTファミリー / アルミニウム / 電気生理学 / 果実 / 孔辺細胞 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では、植物特異的なリンゴ酸・アニオン輸送体であるALMT輸送体ファミリーについて、モデル植物・トマトの16存在するALMT輸送体の発現器官や発現様式、輸送機能の解析から、環境ストレス応答や養分の吸収と転流、果実の発達に関連する生理機能を解明する。
すでに果実の成熟過程で恒常的に発現している2遺伝子については、細胞内膜系で発現し、そのうちの1つは種子のリンゴ酸含量に影響することを明らかにしている。本年度は、果実熟成の初期段階で発現するALMTについて解析した。プロモーター-GUS形質転換トマトを作製し、この遺伝子が果実の維管束で発現することを明らかにした。さらに、この遺伝子をアフリカツメガエル卵母細胞に発現させ、電気生理学的測定を行った結果、果実で発現する他の2つよりも高いアニオン輸送活性を示す事が明らかとなった。現在、果実と種子の有機酸含量の調査のため、このALMT遺伝子の高発現と発現抑制体の作製を進めている。
さらに、トマトの孔辺細胞で発現する遺伝子の単離を試みた。孔辺細胞を多く含む葉の表皮からRNAを取り、16のALMT遺伝子の発現解析を行った結果、一つのALMT遺伝子が葉全体と比較して表皮で高発現していた。その遺伝子のプロモーター-GFP解析を行った結果、この遺伝子が孔辺細胞で特異的に発現することが明らかとなった。アフリカツメガエル卵母細胞を用いた電気生理学的解析を行った結果、シロイヌナズナの孔辺細胞で発現するALMTと酷似したリンゴ酸輸送活性が明らかとなった。現在、この遺伝子を発現抑制するトマト形質転換体を作出している。
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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
トマトの果実熟成初期に発現するALMT輸送体と、孔辺細胞で発現するALMT輸送体遺伝子を見いだし、プロモーター-GUSまたは-GFPにより発現組織・細胞を同定した。さらに、アフリカツメガエル卵母細胞を用いて電気生理学的解析を行い、リンゴ酸輸送の主な特性を明らかにした。これら2つのALMT遺伝子については概ね予定通りに解析を進めてきた。
根で発現するALMTについては、いくつかの条件でどの遺伝子が発現誘導するかを調べているが、今後、遺伝子発現誘導の詳細や輸送機能などの解析を行う予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
果実初期に発現するALMTについては、発現を制御した形質転換体を作製し、果実熟成過程における有機酸などの代謝産物の変動を解析する。さらに、孔辺細胞で発現するALMTについても、発現抑制体を作製し、気孔コンダクタンスの測定や単離した孔辺細胞を用いたパッチクランプを行い、気孔開度への影響を解析する。また、根で発現誘導されるALMTについても研究を進める。さらに、アフリカツメガエル卵母細胞の電気生理学的解析の測定条件を変えてより詳細に輸送特性の解明を進める。
そして、シロイヌナズナなどの他植物で解析されているALMT相同蛋白質と比較解析することで、輸送特性や関与する生理機能、細胞内局在などの植物間相違を明らかにする。
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| Causes of Carryover |
当該年度は形質転換体のT3 homozygous系統の作出がまだ完了しておらず、代謝産物などの解析を行っていない。
次年度において、当該予算を用いて代謝産物や光合成活性（気孔コンダクタンス）、さらに電気生理学的な解析を行う予定である。
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