2014 Fiscal Year Annual Research Report
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24380184
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
有村 慎一 東京大学, 農学生命科学研究科, 准教授 (00396938)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 植物ミトコンドリア / オルガネラダイナミクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
人類の生存環境と食べ物を支えている植物は、その生育において細胞内のミトコンドリアの働きが必須である。植物ミトコンドリアは動物と比べて一般的に形が小さく数が大変多い。またその動きは動物の物よりも十倍程度速く、よりダイナミックな形態変化を示す。
本研究では、これらを支える分子機構とその生理学的な意義を追求するために、植物ミトコンドリアの形態やダイナミクスに異常をもつ突然変異体多数を同定し、その原因遺伝子同定と、遺伝子産物の細胞内の挙動、突然変異体の生育調査などを通して、解析を行ってきた。その結果、植物ミトコンドリアの増殖に必要な分裂を支える遺伝子、ミトコンドリアの脂質代謝に関わる酵素遺伝子、ミトコンドリアの細胞内分布を支える遺伝子などを同定することに成功した。これらはアブラナ科双子葉植物のシロイヌナズナで同定したが、基部陸上植物ゼニゴケでも同様の遺伝子の解析を試みており、その陸上植物全体での共通性や多様性を見いだしつつある。また、真核生物に広く共通する仕組みと、陸上植物にのみ存在する仕組みなども明らかになってきており、環境に適応するその進化の過程とこれらの分子機構獲得の間の推察を行っている。
また、この研究を通じて、ミトコンドリアの形態や細胞内分布が、光や温度などの生育環境変化に応じて数分から数時間のオーダーで変化していくことを見いだした。これらは植物細胞内の代謝適応の一種だと考えられるが、まだその意義は不明であり、今後の解析が楽しみな現象を見いだしたと考えている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
当初目的としていた、植物ミトコンドリアの形態や数、分布に関わる遺伝子について、当初予定数以上複数を同定することに成功した。また、それらの遺伝子産物の細胞内局在などについて、計画していた解析を一通り完了することができた。さらに、シロイヌナズナに加えてゼニゴケを用いて解析を行ったことで、陸上植物全体の普遍性や進化の道筋についての考察を行うこともできたため、当初計画以上に進展したと考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
上述したように、シロイヌナズナとゼニゴケを用いて、植物ミトコンドリアの形態や動態に関わる複数の遺伝子を見いだした。しかしながら、これらで全ての現象を説明できる訳では無く、今後更に工夫した正逆遺伝学手法によって、もっと多くの関連遺伝子のリストアップが出来ると思われる。また、ゼニゴケにおいては、相同遺伝子と考えられる配列が、本当にシロイヌナズナと同様の機能を持っているのか確認する必要がある。また、シロイヌナズナで見いだした、ミトコンドリア形態や分布の環境変動について、ゼニゴケでも同様の現象が観察されるかを確認する。
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| Causes of Carryover |
申請研究では当初予想を超える数のシロイヌナズナミトコンドリア形態関与遺伝子群を同定し、解析を行っている。当該遺伝子群について、ゼニゴケのホモログを探索し、分子生物学的な解析を同様に行うことで、時間はかかるが、総コスト的には変わらず、陸上植物全体を対象とした普遍性多様性の理解につながる解析ができると判断した。そのため、当初計画期間を延ばし、シロイヌナズナとゼニゴケでのミトコンドリア形態遺伝子群の解析を行う。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
ゼニゴケを材料に、シロイヌナズナで見つかった遺伝子のホモログが存在したものについて、これらをクローニングし、遺伝子破壊株を作製している。これらにGFP等蛍光タンパク質遺伝子融合発現ベクターの構築、植物への導入、相補性検定と細胞内局在の検討を行う。クローニングの過程において、分子生物学試薬・キット等消耗品を多数消費する予定であり、これらに主に使用予定である。
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