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2018 年度 実績報告書

脂質合成の人工制御が解き明かす葉緑体の形成機構

研究課題

研究課題/領域番号 16J10176
研究機関東京大学

研究代表者

藤井 祥  東京大学, 総合文化研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2016-04-22 – 2019-03-31
キーワード葉緑体 / 色素体分化 / 膜脂質合成 / クロロフィル合成 / エチオプラスト / シロイヌナズナ
研究実績の概要

植物の葉緑体は光合成を行う重要な細胞内小器官であり,種子の発芽後,未分化な色素体から分化することで形成される。葉緑体内部のチラコイド膜では,脂質二重層に埋め込まれたタンパク質‐色素複合体が光合成の初期反応を行う。葉緑体の分化には,脂質,タンパク質,色素が協調的に合成される必要があるが,その調節機構には未解明の点が多く残されている。本研究では,膜脂質合成が協調的な葉緑体分化の鍵であるという仮説のもと,葉緑体分化時の脂質の役割を解析している。
暗所で芽生えた被子植物では,色素体が葉緑体の前駆体であるエチオプラストに分化し,光を受けてから葉緑体へと分化する。エチオプラスト内部にはプロラメラボディという格子状の膜構造があり,これが光照射後に扁平なチラコイド膜へと転換される。プロラメラボディとチラコイド膜の構造は大きく異なるが,脂質組成は似通っており,モノガラクトシルジアシルグリセロール(MGDG)とジガラクトシルジアシルグリセロール(DGDG)という2種類の糖脂質が膜脂質のそれぞれ50%と30%を占めている。これまでに,これらの糖脂質がエチオプラストのプロラメラボディ形成やそこに蓄積する色素の合成に重要であることを明らかにした。
2018年度は,エチオプラストが葉緑体へ分化する過程における糖脂質の機能を明らかにすることを目指した。糖脂質の合成を抑制したシロイヌナズナの芽生えに光を照射したとき,エチオプラストから葉緑体への分化がどのような影響をうけるか,詳細に解析した。その結果,チラコイド膜形成の初期にはDGDG が,後期にはMGDG が重要であることが分かった。また,光照射後の光合成色素や光合成タンパク質の合成にも糖脂質が深く関わっていることを突き止めた。植物は,糖脂質が合成されている条件下でのみ色素や光合成タンパク質を合成して葉緑体を分化させるというしくみを有していると考えられる。

現在までの達成度 (段落)

平成30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

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (3件) (うち招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Galactolipids are essential for internal membrane transformation during etioplast-to-chloroplast differentiation2019

    • 著者名/発表者名
      Fujii Sho, Nagata Noriko, Masuda Tatsuru, Wada Hajime, Kobayashi Koichi
    • 雑誌名

      Plant and Cell Physiology

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • DOI

      https://doi.org/10.1093/pcp/pcz041

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Genetic analysis of chloroplast biogenesis, and function and mutant collections2018

    • 著者名/発表者名
      Fujii Sho, Wada Hajime, Kobayashi Koichi
    • 雑誌名

      Methods in Molecular Biology

      巻: 1829 ページ: 341-365

    • DOI

      https://doi.org/10.1007/978-1-4939-8654-5_23

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Digalactosyldiacylglycerol is essential for organization of the membrane structure in etioplasts2018

    • 著者名/発表者名
      Fujii Sho, Kobayashi Koichi, Nagata Noriko, Masuda Tatsuru, Wada Hajime
    • 雑誌名

      Plant Physiology

      巻: 177 ページ: 1487-1497

    • DOI

      https://doi.org/10.1104/pp.18.00227

    • 査読あり
  • [雑誌論文] エチオプラストの発達におけるガラクト脂質の役割2018

    • 著者名/発表者名
      藤井祥,和田元,小林康一
    • 雑誌名

      光合成研究

      巻: 28 ページ: 119

    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] エチオプラストの発達と葉緑体への分化過程におけるガラクト脂質の役割2018

    • 著者名/発表者名
      藤井祥,永田典子,増田建,和田元,小林康一
    • 雑誌名

      光合成研究

      巻: 28 ページ: 139-147

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] チラコイド膜脂質合成の人工的制御が解き明かす植物の色素体分化機構2019

    • 著者名/発表者名
      藤井祥
    • 学会等名
      第21回植物オルガネラワークショップ
    • 招待講演
  • [学会発表] エチオプラストが葉緑体へ分化するときのチラコイド膜形成にはジガラクトシルジアシルグリセロールが必要である2019

    • 著者名/発表者名
      藤井祥,永田典子,増田建,和田元,小林康一
    • 学会等名
      第60回日本植物生理学会年会
  • [学会発表] シロイヌナズナにおける葉緑体のホスファチジルグリセロールの欠損が遺伝子の発現に与える影響2018

    • 著者名/発表者名
      藤井祥,小林康一,林映辰,中村友輝,和田元
    • 学会等名
      第31回植物脂質シンポジウム
  • [備考] モヤシは糖脂質で精巧な「ジャングルジム」を細胞内小器官の内部に作る

    • URL

      http://www.c.u-tokyo.ac.jp/info/news/topics/files/20180808pressrelease.pdf

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公開日: 2019-12-27  

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