Development of small molecules to manipulate chloroplast degradation activity in crop plants

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K21322
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 39:Agricultural and environmental biology and related fields
• Research Institution: Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: Izumi Masanori 国立研究開発法人理化学研究所, 環境資源科学研究センター, 上級研究員 (80714956)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 草野 修平 国立研究開発法人理化学研究所, 環境資源科学研究センター, 研究員 (80759291)
• Project Period (FY): 2020-07-30 – 2022-03-31
• Keywords: 葉緑体 / 植物 / オートファジー / ケミカルバイオロジー

Outline of Final Research Achievements

Photosynthesis efficiency in plant leaves gradually declines as the leaves senesce. To develop the technology that retards the decline of photosynthesis capacity and increase net photosynthetic production, this study prompted to identify the small compounds that suppress　the degradation of chloroplasts in leaves. Through the screening of the candidate compounds from chemical libraries and the evaluation of their inhibitory activities, the study isolated the compounds that suppress autophagy-dependent, partial degradation of chloroplasts.

Free Research Field

植物栄養学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

植物の葉の光合成活性は、作物の生産性に強く関わる重要な形質である。今回同定された小分子化合物群は、遺伝子組み換え技術を用いずとも、葉に散布するだけで光合成の減退を抑え、光合成産物の量を増加させる技術・薬剤開発の基礎となり得る成果であり、今後の学術研究や作物生産技術の新しい発展を可能にすることが期待される。また、本解析で同定した小分子化合物の情報をもとに、その生体内での結合ターゲットを同定する基礎研究が進んでいくことで、多くが未解明である葉緑体オートファジーの分子機構解明が進展することも期待できる。