2023 Fiscal Year Annual Research Report
高湿度下での花器官形成と生殖成立における表層脂質微量成分の分子機能と進化
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21K06231
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
信澤 岳 広島大学, 統合生命科学研究科(理), 助教 (40814463)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 表層脂質 / 植物 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
表層脂質は植物と外部環境とを隔てる最初のバリアである。表層脂質の役割について乾燥耐性や耐病性，撥水性に注目した研究が進んできた一方，他の環境条件に着目した例や，表層脂質を構成する個々の脂質分子種が持つ特性および生理的意義にまで踏み込んだ知見は少ない。本研究において，花の表層脂質中の微量成分（ワックスエステル，WE）に着目し，高湿度条件に対する植物の応答・適応機構の解明を進めてきた。さらに，本機構の進化的な獲得起源や植物普遍性，環境適応進化の考察を加えることを目的としてきた。
シロイヌナズナwsd多重変異体の花器官は，高湿度下でのみ異常な形態と稔性の著しい低下を示す。この高湿度環境への応答をWEが変化させる機構の詳細を探るために，まずトランスクリプトーム解析を実施してきた。しかし変動遺伝子は当初の想定以上に少なく，その中で興味深い変動として現れた遺伝子に着目したものの，現象を説明することは困難であった。遺伝子レベルでの発現変化では単純に説明できないことがわかったことから，今後，細胞壁やクチクラ層の構造的な変化を詳細に調べて考察していく必要があると考えられる。
その一方で，WE合成酵素WSDの進化的獲得起源であると推定している車軸藻類クレブソルミディウムのもつ遺伝子KnWSD1について，in vitroでの活性測定に成功した。さらに，WE生合成能を完全欠損した出芽酵母H1246株内でのWE合成が検出できたことに加え，シロイヌナズナwsd多重変異体におけるWE合成の回復にも成功したことで，WEの進化的獲得起源とKnWSD1の生化学的特徴を明確にすることができた。
以上のことから，陸上植物においては表層脂質中の微量成分となったWEだが，その合成能は植物の陸上進出過程で獲得したこと，そして高湿度環境への適応に重要な役割を担っていることが本研究により明らかとなった。
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