2022 Fiscal Year Annual Research Report
Biological functions of diverse sugar chains of plant sphingolipids
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19K05941
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| Research Institution | Saitama University |
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Principal Investigator |
石川 寿樹 埼玉大学, 理工学研究科, 准教授 (20598247)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | スフィンゴ脂質 / 糖鎖型 / 糖転移酵素 / サリチル酸 / カルス形成 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、植物固有のスフィンゴ糖脂質クラスであるグリコシルイノシトールホスホセラミド (GIPC) の糖鎖合成酵素の機能に着目した。シロイヌナズナの全身に発現し、主要なヘキソース型（H型）GIPCの合成を担うGMT1を欠損するgmt1変異体では、重篤な生育抑制と組織の枯死性、不稔といった表現型がみられる。H型GIPCの欠損がどのような機構でこれらの異常をもたらすか明らかにすることを目的として、サリチル酸分解酵素NahG導入による表現型回復試験を行った。その結果、地上部ではサリチル酸誘導性細胞死が恒常的発現し生育抑制と不稔の一因になっていること、また地下部ではサリチル酸非依存的に成長が抑制されていることを見出した。gmt1変異体の根の表現型をさらに詳細に解析するため、幼植物体の根を蛍光顕微鏡で観察したところ、gmt1では細胞の伸長が抑制されているだけでなく、形状が歪に変形した細胞や、細胞同士が密着せず、細胞の配置異常を示す領域が観察された。また、gmt1の根では根毛の形成にも著しい異常がみられ、GIPC糖鎖の異常が根毛発生過程に何らかの影響を及ぼしていることが示唆された。さらに、幼植物体の組織を切り分けカルス誘導培地で培養したところ、gmt1変異体では各組織片からのカルス形成および誘導されたカルス細胞の増殖性には顕著な抑制傾向はみられなかったものの、培地ホルモン組成の変化によるカルスからのシュート再生はほとんど起こらなかった。この結果から、GIPC糖鎖の欠損は組織や細胞種によって全く異なる影響をもたらすことが明らかとなった。また、gmt1の根からのカルス形成は、野生型よりもむしろ促進している様子が観察された。カルス形成には根の伸長や形態形成と共通した遺伝子が関与することが知られていることから、上記の根の形態形成の表現型との関連が示唆される。
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