2020 Fiscal Year Research-status Report

シロイヌナズナの花粉および気孔発生時の色素体増殖・分配ダイナミクス

Research Project

Project/Area Number	19K05831
Research Institution	Sophia University
Principal Investigator	藤原誠上智大学, 理工学部, 准教授 (90332345)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	伊藤竜一琉球大学, 理学部, 准教授 (50322681)
Project Period (FY)	2019-04-01 – 2023-03-31
Keywords	色素体
Outline of Annual Research Achievements	本研究では、シロイヌナズナの花粉栄養細胞と気孔孔辺細胞の発生時に着目して、色素体の数と細胞内局在を顕微鏡観察により調査し、色素体が細胞分裂時にどのような増殖・分配制御を受けるかを理解することを目的とする。本年度は、昨年度実施出来なかった花粉母細胞中の原色素体の観察を行った。近年の研究により、非光合成色素体の増殖には葉緑体分裂位置制御因子PARC6が関与するという示唆が得られている。そこでparc6変異体の花粉母細胞中の原色素体をストロマ局在性GFPで標識した系統を用い、減数分裂開始前の状況を調べた。その結果、parc6の原色素体は細胞核の隣接部位にブドウ様の凝集構造を形成することを見出した。これまで葉緑体分裂阻害変異体の葉の敷石細胞とトライコーム細胞で、葉緑体と白色体がそれぞれブドウ様構造を作ることが知られており、今回原色素体でも同様の現象が起こることが示された。一方、昨年度に続いて孔辺細胞の葉緑体数とその分布状況を調査した。シロイヌナズナのエコタイプ、培養条件、葉位、葉面部位、気孔密度異常、葉緑体分裂異常、ストロマ局在性蛍光タンパク質発現の有無の計7項目の影響に関して約2,000細胞を調査した。これまでの結果と総合比較を行った結果、孔辺細胞の葉緑体数は植物の培養条件、気孔密度、ストロマの蛍光タンパク質蓄積に影響されない安定した分布を示すこと、葉柄向軸面では葉身背軸面と比べ一孔辺細胞あたりの葉緑体数が平均約1個多くなること、またLerでもColやWsと比較して一孔辺細胞あたりの葉緑体数が約1個分多くなる傾向が示された。さらに、重イオン照射で得られた葉緑体形成異常変異体を用いて孔辺細胞内の色素体を調べたところ、その数と分布は野生型のものとほぼ同等であった。これより孔辺細胞内の葉緑体の分化と増殖・分配は独立の制御下にあ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 昨年度遅れていた内容を実施することができた。今年度についても、おおむね申請書で計画した内容を進めることができた。申請書の計画内容の詳細レベルでは、葉緑体分裂異常変異体における孔辺母細胞の観察や花粉形成過程の色素体微細構造観察などを実施することができなかった。しかしながら、重イオン照射変異体を用いた新規の実験などの結果により、全体的には十分な進展が見られ、今後の展開についても十分期待が持てる状況となった。
Strategy for Future Research Activity	令和2年度に実施することができなかった花粉母細胞の色素体超微細構造解析を行う。また、葉緑体分裂異常変異体や重イオン照射変異体の孔辺母細胞の色素体観察を進める。
Causes of Carryover	研究機関内の新型コロナウイルス防止対策を受けて、実験計画の見直しを行い、一部の消耗品の購入を見送ったり逆に別の消耗品を購入するなどの変更をしたことが影響した。しかし、全体的には当該年度の研究遂行に支障を来さない形で予算使用を行うことが出来た。本差額は次年度消耗品費として使用予定である。