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2021 Fiscal Year Research-status Report

気孔細胞に特徴的な脂質代謝フラックスの生理学的意義の解明

Research Project

Project/Area Number 18K06293
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

祢宜 淳太郎  九州大学, 理学研究院, 准教授 (70529099)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2023-03-31
Keywords葉緑体脂質 / 気孔葉緑体 / 脂質代謝
Outline of Annual Research Achievements

孔辺細胞は葉緑体を持っているが、光合成機能に特化した葉肉細胞の葉緑体に比べ、その機能や形成メカニズムに関しては不明な点が多い。葉緑体のチラコイド膜に含まれる脂質は葉緑体形成に必須であり、色素体型と小胞体型の2つの脂質代謝経路を介して合成される。最近、シロイヌナズナの孔辺細胞特異的な葉緑体形成不全変異体gles1を用いた解析により、小胞体経路が気孔葉緑体形成及び気孔開閉応答に重要な役割を担うことが明らかになった(Negi et al., 2018)。しかし小胞体経路を介して合成される葉緑体脂質のうち、どの脂質分子種が気孔葉緑体の形成や機能に寄与しているのかはわかっていない。小胞体経路を主要合成経路とする葉緑体脂質として、ジガラクトシルジアシルグリセロール(DGDG)が知られている。そこでDGDG合成を担う糖転移酵素DGD1の遺伝子を欠損した変異体dgd1を用いて、気孔葉緑体形成や気孔開閉応答への影響を調べた。その結果、dgd1変異体ではgles1変異体と同様、葉肉細胞の葉緑体のクロロフィル蛍光に大きな変化は見られないが、孔辺細胞の葉緑体のクロロフィル蛍光は減少していた。さらに、dgd1変異体は光やCO2に対する気孔開閉応答も阻害されていた。また、孔辺細胞の葉緑体は、葉肉細胞の葉緑体と比較して膜の脂質組成が異なりDGDGの割合が高いことがわかった。以上の結果より、小胞体経路優位な脂質代謝バランスをもつ気孔において、DGDGが気孔葉緑体形成及び気孔開閉応答に中心的な役割を果たしていることが示唆された。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

これまで、孔辺細胞が小胞体を介した脂質代謝経路を発達させた生理学的意義は不明であったが、主に小胞体経路から合成される葉緑体脂質DGDGが気孔の葉緑体形成および気孔の開閉応答に欠かせないことを示した。孔辺細胞における小胞体経路の重要性を示す一例になると考えられる。

Strategy for Future Research Activity

葉緑体脂質DGDGが気孔葉緑体の膜構造を特徴づける役割を持っている可能性を検証するため、野生型およびdgd1変異体のチラコイド膜構造を電子顕微鏡観察により明らかにする。

Causes of Carryover

SARS-CoV-2の影響で実験計画に遅れが生じたため、研究費の一部を次年度に繰越した。次年度におこなう電顕解析や論文投稿などに使用する計画である

  • Research Products

    (10 results)

All 2022 2021

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (8 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Journal Article] Two independent cis‐acting elements are required for the guard cell‐specific expression of SCAP1, which is essential for late stomatal development2022

    • Author(s)
      Moriwaki Kosuke、Yanagisawa Shuichi、Iba Koh、Negi Juntaro
    • Journal Title

      The Plant Journal

      Volume: - Pages: -

    • DOI

      10.1111/tpj.15679

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Cuticle permeability is an important parameter for the trade-off strategy between drought tolerance and CO2 uptake in land plants2021

    • Author(s)
      Monda Keina、Mabuchi Atsushi、Negi Juntaro、Iba Koh
    • Journal Title

      Plant Signaling & Behavior

      Volume: 16 Pages: 1908692~1908692

    • DOI

      10.1080/15592324.2021.1908692

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] CO2高感受性を示すシロイヌナズナ野生系統の単離とその表現型解析2022

    • Author(s)
      秀野 智紀, 中江 聡子, 東馬場 徳, 馬渕 敦士, 祢冝 淳太郎, 射場 厚, 門田 慧奈
    • Organizer
      第63回日本植物生理学会年会
  • [Presentation] アブシシン酸非依存的にCO2誘導性の気孔閉鎖能が低下した新規変異体の単離2022

    • Author(s)
      中江 聡子,秀野 智紀,東馬場 徳, 馬渕 敦士, 祢冝 淳太郎, 射場 厚, 門田 慧奈
    • Organizer
      第63回日本植物生理学会年会
  • [Presentation] シロイヌナズナの気孔無傷葉緑体単離法の確立と気孔葉緑体特異的タンパク質の探索2022

    • Author(s)
      宋 普錫, 山柿 将, 西村 さくら, 成松 丈, 射場 厚, 祢冝 淳太郎
    • Organizer
      第63回日本植物生理学会年会
  • [Presentation] 葉緑体脂質DGDGは気孔葉緑体形成及び気孔開閉応答に必須である2021

    • Author(s)
      西村 さくら, 小畑 智暉, 多田隈 遼亮, 射場 厚, 袮冝 淳太郎
    • Organizer
      第70回 九州沖縄植物学会
  • [Presentation] Identification of two independent cis-acting elements required for the guard cell-specific expression of SCAP1, which is essential for late stomatal development2021

    • Author(s)
      Kosuke Moriwaki, Shuichi Yanagisawa, Koh Iba and Juntaro Negi
    • Organizer
      ICAR2021
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] The ER pathway for membrane lipid synthesis has an important role in shoot removal-induced root chloroplast development in Arabidopsis2021

    • Author(s)
      Obata Tomoki、Kobayashi Koichi、Tadakuma Ryosuke、Akasaka Taiki、Iba Koh、Negi Juntaro
    • Organizer
      ICAR2021
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] シロイヌナズナの気孔葉緑体および気孔開閉応答には葉緑体脂質DGDGが重要である2021

    • Author(s)
      西村 さくら, 小畑 智暉, 多田隈 遼亮, 射場 厚, 袮冝 淳太郎
    • Organizer
      日本植物学会第85回大会
  • [Presentation] 気孔機能化因子SCAP1の気孔特異的な発現に必要な2つの独立した新規シスエレメントの同定2021

    • Author(s)
      森脇 宏介, 柳澤 修一, 射場 厚, 祢冝 淳太郎
    • Organizer
      日本植物学会第85回大会

URL: 

Published: 2022-12-28  

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