| 研究課題/領域番号 |
20K05826
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分38030:応用生物化学関連
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| 研究機関 | 基礎生物学研究所 |
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研究代表者 |
瀬上 紹嗣 基礎生物学研究所, 生物進化研究部門, 助教 (00765935)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
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| キーワード | ピロリン酸 / 液胞 / プロトンポンプ / ピロホスファターゼ / 糖代謝 / デンプン / 窒素 / 液胞輸送 / 重力 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
植物の液胞膜に２つ存在するH+輸送体のうち、ゴミであるピロリン酸(PPi)を用いるV-PPaseはエネルギー節約型のポンプと考えられてきたが、これはPPiの濃度を調節するために重要であることが分かってきた。この研究ではPPiは植物の成長調節物質であり、V-PPaseの量がPPiの濃度調節を介して糖の使われ方（成長・供給／貯蔵）を決めているという仮説を検証する。
また、PPiを単純に分解除去するsPPaseを植物で働かなくすることで、ポンプでもあるV-PPaseのみがPPiを優先的に使える環境をつくることで、液胞にものを溜める力を強化させた改変植物の作出を目指す。
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| 研究成果の概要 |
植物はV-PPaseとsPPaseという２種類の分解酵素を併用しており、その使い分けにより組織ごとに最適なピロリン酸濃度を保っていることを検証した。根端コルメラ細胞では、V-PPaseの異所発現によりデンプンの減少と液胞の肥大がみられ、変異によりH+輸送活性を欠損しても同様であり、機能維持のために発現を低く保つ生理的意義を見出した。NH4+を窒素源として用いない場合に地上部でのV-PPase欠損表現型が強化される現象について、V-PPaseとsPPase以外の分解酵素は関与せず、これらの発現変動もないことまで判明したが、地上部でPPiを生産する経路の同定までには至らず、今後の課題である。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
V-PPaseは液胞膜においてH+を輸送するポンプであり、その過剰発現により植物に有益な形質を付与することが多数報告されている。しかし、ピロリン酸の濃度を決定する因子であることも近年判明しており、その機能の本質的な理解はまだ十分ではない。本研究ではV-PPaseが例外的に少ない根端コルメラに注目し、V-PPase高発現がH+輸送活性の有無に依らず悪影響を及ぼす例を示した。当初の仮説を否定する結果も得られておりピロリン酸蓄積との関係を議論するにはさらなる解析が必要だが、コルメラの機能維持のための液胞膜タンパク質発現制御という側面を見出した。
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