発芽時のショ糖合成に関わる膜交通系の解明

Research Project

Project/Area Number	18K06284
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 44030:Plant molecular biology and physiology-related
Research Institution	Kyoto University
Principal Investigator	嶋田知生京都大学, 理学研究科, 講師 (20281587)
Project Period (FY)	2018-04-01 – 2021-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help	¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000) Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000) Fiscal Year 2019: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000) Fiscal Year 2018: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Keywords	膜交通 / 液胞輸送 / シロイヌナズナ / kam2変異体 / ショ糖 / 変異体
Outline of Annual Research Achievements	小胞輸送に代表される「膜交通」は、小胞体やゴルジ体、液胞など内膜系オルガネラ間のタンパク質の輸送システムを支える基本的な仕組みである。植物細胞の膜交通の分子基盤は他の真核生物と大きくは変わらないが、植物固有の発生や生理に応じて植物独自のシステムを発展させている。本研究は申請者らが単離解析してきた液胞輸送変異体kam2がショ糖要求性という想定外の表現型を示すことに端を発している。発芽時のショ糖合成にはオイルボディ、ペルオキシソーム、ミトコンドリアが関与することが知られている。しかし、これまで膜交通とショ糖合成の間には密接な関係は想定されていない。膜交通変異体がショ糖要求性を示すことに着目し、膜交通因子がどのようにショ糖代謝に機能しているのかを明らかにし、植物細胞の「膜交通」の新たな役割を解明する。前年度までに、kam2変異体のショ糖要求性の割合が遺伝的な要因だけでなく、環境要因によっても左右されることを明らかにしてきた。今年度はさらに、乾燥種子の保存期間によってショ糖要求性が変化することを見出した。一般的に長期保存により種子が劣化することが知られているが、kam2変異体のショ糖要求性も高まる傾向が判明した。また興味深いことに、ショ糖欠乏培地で生育阻害を起こした個体をショ糖含有培地に移すと、成長が再開することが判明した。このことより、ショ糖欠乏培地でkam2変異体は枯死しているのではなく、一時的に生育を停止する環境応答をしている可能性が示唆された。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 液胞輸送変異体kam2は発芽成長時にショ糖要求性という想定外の表現型を示すが、今年度もkam2変異体のショ糖要求性に影響する生育条件をいくつか見出すことに成功した。得られた生育条件を整理することにより、kam2変異体のショ糖要求性の原因の可能性と今後の解析への示唆が得られた。以上のことより、全体として本研究はおおむね順調に進展していると考えられる。
Strategy for Future Research Activity	ショ糖要求性に影響を与える新たな生育条件の探索を続けるとともに、最終年度を迎えるにあたり、これまで得られたデータの精度を高める。ショ糖要求性はkam2変異体のみならず、幾つかの膜交通変異体でも報告されている。そこで、kam2変異体で得られた知見が、他の膜交通変異体にも当てはまるか否かを検証する。これにより、膜交通がショ糖代謝に与える影響について統一的に議論できるようになると思われる。