| 研究領域 | 新光合成：光エネルギー変換システムの再最適化 |
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| 研究課題/領域番号 |
19H04731
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| 研究種目 |
新学術領域研究(研究領域提案型)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
生物系
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| 研究機関 | 摂南大学 (2020)
京都府立大学 (2019) |
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研究代表者 |
椎名 隆 摂南大学, 農学部, 教授 (10206039)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2020年度)
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| 配分額 *注記 |
5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
2020年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2019年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
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| キーワード | 葉緑体 / 気孔 / サリチル酸 / 葉緑体シグマ因子 / ミトコンドリア / プロトン駆動力 / リン酸化 / レトログレードシグナル / ROS / NADPHオキシダーゼ |
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| 研究開始時の研究の概要 |
植物の葉の表面にある気孔は二酸化炭素の取り込み経路であり、その開閉は光合成に大きな影響を与える。そこで、光合成活性に合わせて気孔の開閉を最適化するメカニズムの存在が予想される。しかし、その実体は分かっていない。これまでの研究から、葉緑体タンパク質CASが、気孔開閉を制御する可能性が示されている。本研究では、葉緑体シグナルを介して気孔の開閉を制御するメカニズムを分子レベルで明らかにすることを目指す。
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| 研究実績の概要 |
本研究では、葉緑体を中心としたオルガネラコミュニケーションに注目し、気孔制御や遺伝子発現制御における役割について解析を行った。
[オルガネラと気孔制御] 気孔は病原菌の主な侵入経路となっている。植物は、病原菌が共通にもつ分子パターン（鞭毛タンパク質や細胞壁構成因子）を細胞膜受容体が認識し、気孔を閉鎖することで病原菌の感染を防御している（気孔防御）。この気孔の閉鎖には、細胞内Ca2+濃度の上昇や活性酸素種(ROS)バーストが関係すると考えられているが、長時間に渡って気孔を閉鎖する仕組みは分かっていない。本研究では、サリチル酸(SA)前駆体の葉緑体からの輸送体であるEDS5、およびSA誘導に関わる葉緑体タンパク質CASの解析から、防御応答で誘導されるSAが気孔防御における持続的な気孔閉鎖に関わることを示した。また、ミトコンドリア内膜局在の機械受容チャネルのMSL1が、光依存的な気孔開口に関係することも明らかにした。MSL1によるミトコンドリア膜電位制御が、気孔応答と関係している可能性が考えられる。
[葉緑体への光シグナル伝達] 葉緑体光合成遺伝子の転写制御では、核コードのシグマ因子が重要な働きをしている。SIG5は光やストレスに応答して誘導される特異的なシグマ因子で、葉緑体psbD光応答プロモータ(LRP)活性のストレス制御に関わっている。SIG5遺伝子を核ゲノムと葉緑体ゲノムに導入した形質転換体を作成し、SIG5過剰発現体の葉緑体遺伝子発現への影響を解析した。その結果、SIG5がpsbD LRPとpsaA/Bオペロンのプロモーターを特異的に認識している可能性が示された。また、SIG5の葉緑体輸送が光で制御されている可能性も示唆された。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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