2023 Fiscal Year Annual Research Report
Molecular basis of bulk transport machinery playing key roles in lipid secretion in plant cells
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19H05638
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
矢崎 一史 京都大学, 生存圏研究所, 教授 (00191099)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
粟野 達也 京都大学, 農学研究科, 助教 (40324660)
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| Project Period (FY) |
2019-06-26 – 2024-03-31
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| Keywords | 植物細胞 / 脂質分泌 / バルク輸送 / ABCトランスポータ / 膜ダイナミクス / シコニン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
植物は組織の種類や細胞タイプごとに、種々の脂溶性分子を細胞外に分泌する。低分子の例では、赤色色素のシコニン、抗癌剤のパクリタキセル、芳香成分のモノテルペンなどが、一方高分子ではワックス、クチン、スベリンといった脂溶性ポリマーが代表である。これらはそれぞれ、植物の生育や生体防御機構において重要な役割を果たしている。こうした代謝産物は、特異的な細胞で生合成された後、細胞外に輸送分泌され細胞外スペース（アポプラスト）に蓄積するが、本研究ではそのプロセスを解析対象とした。モデルに使用したのはシコニンを生産する実用植物のムラサキである。
令和５年度は、ムラサキから単離した脂質分泌候補因子の輸送機能を特定するため、タバコ (Nicotiana tabacum) への導入を行った。8つの候補遺伝子を過剰発現するタバコ形質転換体をそれぞれ作製し、葉表層に分泌された脂質と葉組織内部に蓄積された脂質を個別に抽出した。GC-MS解析の結果、2つの分泌輸送遺伝子の過剰発現により、ニコチンの細胞外蓄積量が増加する傾向が認められた。本成果に関しては定量値の精度を上げて論文化の準備を進めている。一方、脂溶性化合物の分泌輸送に関わる候補遺伝子の中に見出したトランスポーターに関して、2つのABCタンパク質 (LeABCG1とLeABCG2) を単離した。両遺伝子のcDNA配列及びゲノムDNA配列を解読した後、GFP融合タンパク質を用いた局在解析を行ったところ、共に細胞膜に分布することがわかった。本成果に関しては現在論文リバイズ中である。また令和５年度は、実用植物ムラサキにおいてゲノム編集技術を確立し、有用性を評価できるモデル遺伝子を用いてその方法論を論文化した。さらに、LeDI2 の機能解析に関しては、発現誘導性ベクターpOpOff2を利用し、本分泌性タンパク質がシコニンの分泌過程に関わることを明らかにした。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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