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
| Project/Area Number |
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 – 2023-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2021)
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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 | 葉緑体脂質 / 気孔葉緑体 / 脂質代謝 / 気孔 / 脂質 / 葉緑体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
孔辺細胞は葉緑体を持っているが、光合成機能に特化した葉肉細胞の葉緑体に比べ、その機能や形成メカニズムに関しては不明な点が多い。葉緑体の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、色素体型と小胞体型の2つの脂質代謝経路を介して合成される。最近、シロイヌナズナの孔辺細胞特異的な葉緑体形成不全変異体gles1を用いた解析により、小胞体経路が気孔葉緑体形成及び気孔開閉応答に重要な役割を担うことが明らかになった(Negi et al., 2018)。しかし小胞体経路を介して合成される葉緑体脂質のうち、どの脂質分子種が気孔葉緑体の形成や機能に寄与しているのかはわかっていない。小胞体経路を主要合成経路とする葉緑体脂質として、ジガラクトシルジアシルグリセロール（DGDG）が知られている。そこでDGDG合成を担う糖転移酵素DGD1の遺伝子を欠損した変異体dgd1を用いて、気孔葉緑体形成や気孔開閉応答への影響を調べた。その結果、dgd1変異体ではgles1変異体と同様、葉肉細胞の葉緑体のクロロフィル蛍光に大きな変化は見られないが、孔辺細胞の葉緑体のクロロフィル蛍光は減少していた。さらに、dgd1変異体は光やCO2に対する気孔開閉応答も阻害されていた。また、孔辺細胞の葉緑体は、葉肉細胞の葉緑体と比較して膜の脂質組成が異なりDGDGの割合が高いことがわかった。以上の結果より、小胞体経路優位な脂質代謝バランスをもつ気孔において、DGDGが気孔葉緑体形成及び気孔開閉応答に中心的な役割を果たしていることが示唆された。
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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
これまで、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ったが、主に小胞体経路から合成される葉緑体脂質DGDGが気孔の葉緑体形成および気孔の開閉応答に欠かせないことを示した。孔辺細胞における小胞体経路の重要性を示す一例になると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
葉緑体脂質DGDGが気孔葉緑体の膜構造を特徴づける役割を持っている可能性を検証するため、野生型およびdgd1変異体のチラコイド膜構造を電子顕微鏡観察により明らかにする。
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Report
(4 results)
Research Products
(44 results)
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[Journal Article] Eukaryotic lipid metabolic pathway is essential for functional chloroplasts and CO2 and light responses in Arabidopsis guard cells.2018
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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