2015 Fiscal Year Research-status Report
宇宙放射線による葉緑体障害とオートファジーを中心とした障害除去機構の実態解明
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26506001
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
泉 正範 東北大学, 学際科学フロンティア研究所, 助教 (80714956)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 宇宙放射線 / 植物 / オートファジー / 葉緑体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、宇宙放射線による葉緑体障害の特徴づけを行うこと、その障害を除去し葉緑体機能を維持する「葉緑体クリアランス機構」を解明すること、を目的としている。後者については、特に細胞内自己分解システム「オートファジー」による葉緑体クリアランスの機能と分子メカニズムに焦点を当てている。平成２７年度は、以下の２項目について得に研究が進展した。
【１】宇宙放射線による葉緑体障害の特徴づけ：前年度の成果を発展させ、異なる波長の光による障害をモデル研究植物シロイヌナズナに与え、葉緑体機能と植物体への影響を評価した。その結果、紫外線（UV）B、UVA共に葉緑体機能に障害を与えるが、UVB障害時により高頻度で細胞死が起こる、UVB障害時に見られた葉緑体オートファジー（クロロファジー）の誘導がUVAでは見られない、といった異なる応答が観察された。また可視光による障害時は、細胞死の頻度は低くクロロファジーが最も高頻度に誘導された。よって、宇宙放射線が含む様々な波長の光は、それぞれ異なる作用を持って葉緑体や植物細胞への障害を引き起こすことが示唆された。
【３】オートファジーによる葉緑体クリアランス機構の分子メカニズム：全年度の解析で見出された、壊れた葉緑体が除去されるオートファジー経路「クロロファジー」の分子メカニズムを明らかにするために、クロロファジー抑制変異体の単離を進めた。高効率な光障害条件と蛍光顕微鏡下での変異体選抜系を構築し、これまでに数株の候補系統の単離に成功し、原因遺伝子の同定に必要な親株との戻し交配を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
平成２７年度の目的としていた、詳細な葉緑体障害の特徴づけ、オートファジーによる葉緑体クリアランスの機能解析、についてそれぞれ重要な進展があり、研究全体の目的達成に近づく成果を着実に得ることが出来ている。よって本研究計画はおおむね順調に進展している、と評価できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
葉緑体クリアランスを担うと考えられるクロロファジー経路については、あらゆる宇宙放射線による障害で誘導されるわけではなく、障害を引き起こす光の波長依存性があることが分かってきた。よってその分子メカニズムの解明を進める上では、放射線種による差異がなぜ生じるかについても評価する必要がある。また獲得したクロロファジー欠損変異体については、全てのオートファジー経路に必要とされている既知のコアオートファジー遺伝子の変異体との重複を避けるため、クロロファジー以外のオートファジー経路の誘導性についても評価する。
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| Causes of Carryover |
平成２７年度８月から１２月にかけて、別事業により研究代表者が海外研究期間（イギリス）で研究活動を行っており、その間、本事業に関する研究代表者の活動が一時滞ったため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
未使用分は、これまでに獲得できた変異体の遺伝子同定を次年度中に達成するための次世代シーケンス解析に係る物品費、および論文発表費など成果の取りまとめに係る費用、として有効的に使用する計画である。
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[Journal Article] Autophagy supports biomass production and nitrogen use efficiency at the vegetative stage in rice.2015
Author(s)
Wada S, Hayashida Y, Izumi M, Kurusu T, Hanamata S, Kanno K, Kojima S, Yamaya T, Kuchitsu K, Makino A, Ishida H.
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Journal Title
Plant Physiology
Volume: 168
Pages: 60-73
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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