2022 Fiscal Year Annual Research Report
Elucidation of the mechanism of nutrient-starvation tolerance mediated by membrane lipid remodeling in plants
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18K05371
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
下嶋 美恵 東京工業大学, 生命理工学院, 准教授 (90401562)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | リン酸 / 窒素 / 膜脂質転換 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
リン酸欠乏条件下で生育した植物では、通常生体膜の主要脂質であるリン脂質が分解され、糖脂質により代替される。この機構はリン欠乏時の膜脂質転換と呼ばれている。これまでに申請者らの研究グループは、このリン欠乏時の膜脂質転換の際のリン脂質分解に寄与するホスファチジン酸ホスホヒドロラーゼ（PAH）を同定し、このPAHがリン脂質分解に重要な役割を担っていること、またPAHはリン欠乏時だけでなく窒素欠乏時にも重要であることを明らかにした。そこで本研究では、特に種子植物シロイヌナズナを用いて、膜脂質転換の活性化や制御に関わる各種酵素遺伝子の変異体および過剰発現体を作出、栄養ストレスのうち特にリン酸欠乏と窒素欠乏の際の膜脂質転換制御の生理的意義およびその分子メカニズムの解明を目指して研究を行った。リン脂質分解においては、PAHの他に非特異的ホスホリパーゼC５がリン欠乏時のリン脂質分解に寄与していることが知られている。そこで、シロイヌナズナの３遺伝子機能欠損変異体（PAH1, PAH2, NPC5）をゲノム編集法により作出し、野生株および２重欠損変異体（PAH1, PAH2）との比較解析を行った。その結果、リン酸の有無に関わらず、２重欠損体と３重欠損体間で大きな生育の差はみられないことがわかった。また、膜脂質組成解析を行い、リン脂質分解の程度について比較したところ、NPC5のリン欠乏時のリン脂質分解における寄与はPAHと比較すると非常に小さいことがわかった。また３重変異体においてもまだリン脂質分解が起こっていることから、リン欠乏時のリン脂質分解に寄与する未知の酵素が存在する可能性が示唆された。
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