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2017 年度 実績報告書

陸上植物における葉緑体型ペプチドグリカン合成系遺伝子の進化に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 15K07130
研究機関熊本大学

研究代表者

武智 克彰  熊本大学, 大学院先端科学研究部(理), 准教授 (70515501)

研究分担者 高野 博嘉  熊本大学, 大学院先端科学研究部(理), 教授 (70242104)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワード葉緑体 / 植物進化
研究実績の概要

細菌のPG合成系遺伝子の1つであるMurE遺伝子は、ヒメツリガネゴケ葉緑体PG合成に関与し葉緑体分裂に必須である。一方、シロイヌナズナにはAtMurE遺伝子は存在するものの、全てのPG合成系相同遺伝子は保存されていない。AtMurEは色素体の転写装置であるPEP複合体に含まれ、葉緑体の遺伝子発現を調節することが示され、MurEは緑色植物の進化の過程で機能分化したと考えていた。また最近、我々はヒメツリガネゴケの新たなMurEを見いだし、PpMurE2と命名した。PpMurE2の機能を調べるため、遺伝子破壊株を作成したが、PpMurE1変異体のような巨大葉緑体は出現しなかった。またPpMurE2によりPpMurE1変異体の表現型は相補されなかったことから、PpMurE1とPpMurE2は異なる機能を持つことが推測された。PpMurE2もAtMurEと同様に、MurEドメインのN末端側に機能未知(FU)領域をもつことから、PpMurE2とAtMurEの機能が相同であるかを調べたところ、AtMurEタグラインが示すアルビノ表現型が相補されたことから、PpMurE2はAtMurEと同様に、葉緑体転写装置の一部として機能することが推測された。しかし、PpMurE2変異体ではAtMurEタグラインのようなアルビノ表現型は観察されなかった。
MurEは緑色植物において、広く保存されているが、それではいつ葉緑体分裂から葉緑体分化へと機能転換が生じたのであろうか?それを明らかにするために、裸子植物をもちいて機能相補解析を行った。カラマツ(Lg)MurEはPpMurEを相補できず、AtMurEを相補可能であったが、オウシュウトウヒ(Pa)MurEはPpMurEを相補可能であった。同じ裸子植物のMurEでもLgMurEは葉緑体分化機能を、PaMurEは葉緑体分裂機能をもつという興味深い結果を得た。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2018 2017 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、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 1件)

  • [国際共同研究] 内蒙古大学(中国)

    • 国名
      中国
    • 外国機関名
      内蒙古大学
  • [雑誌論文] Genes Sufficient for Synthesizing Peptidoglycan are Retained in Gymnosperm Genomes, and MurE from Larix gmelinii can Rescue the Albino Phenotype of Arabidopsis MurE Mutation.2017

    • 著者名/発表者名
      Lin X, Li N, Kudo H, Zhang Z, Li J, Wang L, Zhang W, Takechi K, Takano H
    • 雑誌名

      Plant and Cell Physiology

      巻: 58 ページ: 587-597

    • DOI

      10.1093/pcp/pcx005

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] ヒメツリガネゴケゲノム中に存在する2種類のMurE遺伝子の葉緑体分裂・分化における機能2018

    • 著者名/発表者名
      池田孝介, 工藤裕美, 加治佐一朗, 瀧尾進, 武智克彰, 高野博嘉
    • 学会等名
      日本植物生理学会
  • [学会発表] コケで巨大葉緑体形質を示し、シロイヌナズナでアルビノの植物体となるMurE遺伝子破壊ラインのカラマツMurEも用いた種間相補解析2017

    • 著者名/発表者名
      工藤裕美, 林暁飛, 瀧尾進, 武智克彰, 高野博嘉
    • 学会等名
      日本植物形態学会
  • [学会発表] コケで葉緑体分裂に、シロイヌナズナで葉緑体分化に関するMurEとカラマツMurEを用いた種間相補解析2017

    • 著者名/発表者名
      工藤裕美, 林暁飛, 瀧尾進, 武智克彰, 高野博嘉
    • 学会等名
      日本植物学会
  • [学会発表] Cross-Species Complementation Assay of Macrochloroplast Phenotype in Moss murE Mutant and of Albino Phenotype in Arabidopsis Ones with Larch MurE Gene2017

    • 著者名/発表者名
      Hiromi Kudo, Xiaofei Lin, Susumu Takio, Katsuaki Takechi, Hiroyoshi Takano
    • 学会等名
      Taiwan-Japan Plant Biology 2017
    • 国際学会

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公開日: 2018-12-17  

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