2013 Fiscal Year Annual Research Report
植物細胞の環境応答におけるミトコンドリアの動態と生理機能のイメージング解析
Publicly Offered Research
| Project Area | Environmental sensing of plants: Signal perception, processing and cellular responses |
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| Project/Area Number |
25120715
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
山岡 尚平 京都大学, 生命科学研究科, 助教 (00378770)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | ミトコンドリア / オルガネラ / ライブ・イメージング / amiRNA / シロイヌナズナ |
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| Research Abstract |
本研究では、ミトコンドリア動態の制御因子であるMiro GTPaseのシロイヌナズナのオーソログMIRO1に注目し、その遺伝子の発現抑制（ノックダウン）変異体を作成することで、植物の個体発生・環境応答におけるミトコンドリア動態の役割の解明を目指す。また、植物細胞内のレドックス状態などの変化を可視化するイメージング技術の開発を試み、ミトコンドリア動態との関係を明らかにする。本年度の研究成果は以下の通りである。
１）MIRO1ノックダウン植物の作成：MIRO1のノックアウト植物は胚性致死を示す。胚発生以後のMIRO1の役割を明らかにするために、人工マイクロRNAによるMIRO1ノックダウン植物の作成を試みた。得られた形質転換植物について定量PCRを行ったところ、MIRO1転写産物の蓄積が特異的に低下していた。またMIRO1の細胞質ドメインに対して抗体を作成し、ウェスタンブロット解析を行ったところ、MIRO1タンパク質の蓄積が低下していることが明らかとなった。これらの植物では、多くの個体が生育途中で枯死したが、一部は生存・継代が可能で、植物の発生に多面的な異常が見られた。また蛍光タンパク質を用いてミトコンドリアを可視化したところ、ロゼット葉にてミトコンドリアが異常な形態を示すことが明らかとなった。
２）レドックス状態を検知する新規FRETプローブRedoxfluorを発現する植物の作成：Redoxfluorは酵母・動物において細胞内のレドックス状態を検出するFRETプローブとして最近開発された。本研究では、同プローブを発現する植物を作成し、その実生に過酸化水素を投与したところ、FRET効率に変化が見られたことから、Redoxfluorは植物細胞におけるレドックス変化を検出しうることが示された。
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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
本年度はMIRO1ノックダウン植物のライン確立に成功し、今後の解析の基礎を得ることができた。またRedoxfluorが植物細胞内においても外部刺激に応じて作動することを示すことができた。以上のことから、本年度は当初の計画通りに研究を遂行することができたと考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
１）ミトコンドリアの動態異常がもたらす植物細胞の生理的変化を解析する：次年度は、まず共焦点顕微鏡および電子顕微鏡観察などを用いて、MIRO1ノックダウンによるミトコンドリアの形態への影響を明らかにする。またこれらの系統では多面的な植物体の発生異常が観察されているが、その原因について、ミトコンドリアの機能との関係に注目しつつ明らかにする。また同時にMIRO1ノックダウンによる植物の環境応答への影響も解析する。
２）植物細胞内のレドックス状態の変化を可視化する汎用的なイメージング解析法を開発する：次年度は、Redoxfluorを発現する植物を用いてさまざまな外部刺激によるRedoxfluorの応答を解析するとともに、レドックス異常を示す既知の変異株に導入し、生理条件下での応答を明らかにする。さらにこれらRedoxfluor形質転換植物において同時にミトコンドリアを可視化し、ミトコンドリア近傍でのレドックス変動について解析する。
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[Journal Article] Identification and dynamics of Arabidopsis adaptor protein-2 complex and its involvement in floral organ development.2013
Author(s)
Yamaoka, S., Shimono, Y., Shirakawa, M., Fukao, Y., Kawase, T., Hatsugai, N., Tamura, K., Shimada, T., Hara-Nishimura, I.
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Journal Title
Plant Cell
Volume: 25(8)
Pages: 2958-2969
DOI
Peer Reviewed
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