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代謝物多様性獲得によって駆動された植物ボディプラン進化の解明

公募研究

研究領域植物発生ロジックの多元的開拓
研究課題/領域番号 26113518
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 生物系
研究機関大阪府立大学

研究代表者

太田 大策  大阪府立大学, 生命環境科学研究科(系), 教授 (10305659)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
10,530千円 (直接経費: 8,100千円、間接経費: 2,430千円)
2015年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2014年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
キーワード植物ステロール / 細胞極性 / 細胞分裂 / 代謝多様性 / 進化 / 多細胞植物 / 植物 / 発生・分化 / 脂質 / 代謝 / メタボロミクス
研究実績の概要

正常ステロール組成は,あらゆる生物の発生・発達に不可欠である.しかし「正常ステロール組成」の明確な定義は無く,個々のステロールが担う生理機能も未解明である.植物ステロールは側鎖C24位メチル化レベルが異なるC24-メチルステロールと C24-エチルステロールに大別され, 24-メチルステロールと C24-エチルステロールの比を「ステロール組成」と定義しうる.C24位メチル化は,2種のメチル基転移酵素(SMT)が決定する.第1段階SMT1は,菌類から高等植物まで広く保存され,第2段階は多細胞植物特異的なSMT2が触媒する.すなわちSMT2は,植物「ステロール組成」に直接的に関与する.従来,生合成の完全破綻した変異体の解析が主であり,ステロールの生理機能解明は困難であった.本研究では, C 24-エチルステロール生合成能だけ失った変異体を作出し, C24-エチルステロールが担う細胞生物学的機能の解明を目的とした.

シロイヌナズナSMT2をコードするSMT2とSMT3の二重変異系統(smt2 smt3)を樹立した. C24-エチルステロール欠損は,オーキシン輸送体の局在性破綻によるオーキシンの組織内分布の撹乱により,発生・発達の阻害に至ると考えられた. C24-エチルステロールは,C24-メチルステロールでは代替できず,極微量C24-エチルステロールが,オーキシン輸送および細胞分裂の制御に関わる未同定の分子機構に必須の役割を担うことを示された.すなわち,多細胞植物が特異的に産生するC24-エチルステロールが,細胞分裂面の決定機構と細胞分裂方向の維持に関わり,正常なボディプラン形成が進行することが示された. SMT2遺伝子の多細胞植物特異的な多様化によるC24エチルステロール合成能獲得が,多細胞植物の体軸決定において必須の要因であったことと考えられる.

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2015 2014 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (5件)

  • [国際共同研究] フランス国立科学研究センター(CNRS)(フランス)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [雑誌論文] Diversification of sterol methyltransferase enzymes in plants and a role for β-sitosterol in oriented cell plate formation and polarized growth.2015

    • 著者名/発表者名
      Nakamoto M, Schmit AC, Heintz D, Schaller H, Ohta D
    • 雑誌名

      The Plant Journal

      巻: 84 号: 5 ページ: 860-874

    • DOI

      10.1111/tpj.13043

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] シロイヌナズナ根系発達を誘導する担子菌由 来因子の探索2015

    • 著者名/発表者名
      中本雅俊, 石本真弓, 小川拓水, 岡澤敦司, 太田 大策
    • 学会等名
      第33回日本植物細胞分子生物学会(東京)大会・シンポジウム
    • 発表場所
      東京大学
    • 年月日
      2015-08-10
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Biological implications of the differential structure modifications in phytosterol side chain2015

    • 著者名/発表者名
      Masatoshi Nakamoto, Anne-Catherine Schmit, Dimitri Heintz, Hubert Schaller, Daisaku Ohta
    • 学会等名
      日本植物生理学会
    • 発表場所
      東京農業大学
    • 年月日
      2015-03-16
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Biological Implications of the differential structural modifications in phytosterol side chain2014

    • 著者名/発表者名
      Masatoshi Nakamoto, Anne-Catherine Schmit, Dimitri Heintz, Hubert Schaller, Daisaku Ohta
    • 学会等名
      The 11th International Symposium for Cytochrome P450 Biodiversity and Biotechnology
    • 発表場所
      京都国際交流会館
    • 年月日
      2014-09-24 – 2014-09-28
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] ステロール生合成進化がもたらした多細胞植物ボディプラン成立2014

    • 著者名/発表者名
      太田大策 中本雅俊
    • 学会等名
      日本植物学会
    • 発表場所
      明治大学
    • 年月日
      2014-09-13
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] C24-ethylsterolが担う必須の機能解明2014

    • 著者名/発表者名
      中本雅俊, Anne-Catherine Schmit, Dimitri Heintz, Hubert Schaller, 太田大策
    • 学会等名
      日本植物分子細胞生物学会
    • 発表場所
      いわて県民情報交流センター
    • 年月日
      2014-08-21
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

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公開日: 2014-04-04   更新日: 2018-03-28  

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