気孔細胞に特徴的な脂質代謝フラックスの生理学的意義の解明
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18K06293
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 44030:Plant molecular biology and physiology-related
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
祢宜 淳太郎 九州大学, 理学研究院, 准教授 (70529099)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2018)
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| Budget Amount *help |
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2020: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
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| Keywords | 脂質 / 気孔 / 葉緑体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
気孔の孔辺細胞には葉緑体が存在するが、その機能や形成メカニズムに関しては不明な点が多い。そこで我々は葉肉細胞の葉緑体は正常だが、孔辺細胞の葉緑体形成に異常をもつgles1変異体をシロイヌナズナから単離した。チラコイド膜に含まれる脂質は葉緑体形成に必須であり、葉緑体内で作られる色素体経路（原核型経路）と、小胞体を経由して作られる小胞体経路（真核型経路）の２つの脂質代謝経路を介して合成される。gles1変異の原因遺伝子は、葉緑体の包膜に存在し、小胞体経路において小胞体から葉緑体に脂質を輸送するTGD複合体のサブユニットの１つであるTGD5をコードしていた。実際に、gles1変異体では、小胞体経路由来の葉緑体脂質が減少していた。また、リピドミクス解析から、孔辺細胞は葉肉細胞と比較してユニークな脂質代謝特性を示し、色素体の脂質代謝経路が退化しており、小胞体を介した脂質代謝経路が発達していることを明らかにした。gles1変異体では、光およびCO2による気孔開閉応答が阻害され、気孔閉鎖を駆動するS型陰イオンチャネルのCO2による活性制御が損なわれていた。これらの結果は、小胞体を介した脂質代謝経路は孔辺細胞の葉緑体形成および光やCO2による気孔開閉応答に必須であることを示している。シロイヌナズナは色素体経路と小胞体経路が同程度に機能する16:3植物であるが、孔辺細胞という特殊な細胞では小胞体経路優位の18:3植物のように振る舞うことがわかった。孔辺細胞における脂質代謝バランス制御は、気孔が開閉機能を調節する上で重要な意味を持っているのかもしれない。
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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
孔辺細胞の葉緑体が独自の脂質代謝バランスを発達させており、植物のCO2感知機構に重要な働きをしていることを初めて明らかにすることができたから。
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| Strategy for Future Research Activity |
孔辺細胞が小胞体を介した脂質代謝経路を発達させた生理学的意義は不明である。気孔機能を果たす上で積極的な意味があるのかもしれない。そこで、①孔辺細胞の脂質代謝を人為的に改変する②気孔機能に直結する脂質種を絞り込む③非光合成組織である根組織との比較解析という３つのアプローチから、孔辺細胞が特徴的な脂質代謝を発達させた生理学的意義にせまりたい。
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Report
(1 results)
Research Products
(13 results)
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[Journal Article] Eukaryotic lipid metabolic pathway is essential for functional chloroplasts and CO2 and light responses in Arabidopsis guard cells2018
Author(s)
Negi, J., Munemasa, S., Song, B., Tadakuma, R., Fujita, M., Azoulay-Shemer, T., Engineer, C. B., Kusumi, K., Nishida, I., Schroeder, J. I. and Iba, K.
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Journal Title
Proc. Natl. Acad. Sci. USA.
Volume: 115
Pages: 9038-9043
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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