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2021 年度 実績報告書

植物の環境ストレス応答における生体膜マイクロドメインの構築と機能

研究課題

研究課題/領域番号 18H02165
研究機関埼玉大学

研究代表者

川合 真紀  埼玉大学, 理工学研究科, 教授 (10332595)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2022-03-31
キーワードスフィンゴ脂質 / シロイヌナズナ / 不飽和化 / 環境ストレス
研究実績の概要

スフィンゴ脂質は、長鎖塩基に脂肪酸がアミド結合したセラミド骨格に様々な親水性頭部が結合した複合脂質であり、真核生物の主要な膜脂質である。植物では、GlcCerとGIPCが主要なスフィンゴ脂質である。スフィンゴ脂質は細胞膜ナノドメインの主成分として様々なストレス応答に寄与していると考えられるが、その分子機序には不明な点も多い。植物スフィンゴ脂質のセラミド骨格に不飽和結合を入れる酵素であるSLDとADSは、ともに植物の低温耐性に寄与することがこれまでの研究成果から示されつつある。ADSは脂肪酸n-9位の不飽和酵素であり、SLDは長鎖塩基のΔ8位を不飽和化する。これらを同時に欠損したsld1ads2二重変異体では、低温馴化能が低下していることがわかった。また、この系統は、低温処理のみで黄化・生育抑制を示すことを明らかにした。また、GIPCには、セラミドにイノシトールと様々な糖が付加されている。陸上植物のGIPCは、第二糖として、ヘキソースを持つH型GIPCと、ヘキソサミンを持つN型GIPCに分類され、それぞれGMT1およびGINT1という酵素が合成を担っている。シロイヌナズナでは、GMT1は植物全体に発現し、欠損変異体は実生致死の表現型を示すことを示した。一方、GINT1は種子など限られた組織で特異的に発現しており、欠損変異体は種子が肥大することを明らかにした。また、この時、gint1では肥大した種子だけでなく、未熟で小さな種子の形成や種子の欠落が起こり、1個体あたりの種子数が減少することが明らかとなった。このgint1の表現型は、GINT1プロモーター下でGMT1を種子特異的に発現させても回復しないことから、N型GIPCに特異的な機能に起因することを示した。

現在までの達成度 (段落)

令和3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

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2022

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (4件)

  • [雑誌論文] Sphingolipids with 2-hydroxy fatty acids aid in plasma membrane nanodomain organization and oxidative burst2022

    • 著者名/発表者名
      Ukawa Tomomi、Banno Fumihiko、Ishikawa Toshiki、Kasahara Kota、Nishina Yuuta、Inoue Rika、Tsujii Keigo、Yamaguchi Masatoshi、Takahashi Takuya、Fukao Yoichiro、Kawai-Yamada Maki、Nagano Minoru
    • 雑誌名

      Plant Physiology

      巻: 189 ページ: 839~857

    • DOI

      10.1093/plphys/kiac134

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 有用セラミト生産法の開発に向けたスフィンゴ糖脂質糖転移酵素欠損変異体の解析2022

    • 著者名/発表者名
      鈴木雄介、宮城敦子、山口雅利、川合真紀、石川寿樹
    • 学会等名
      第39回日本植物バイオテクノロジー学会
  • [学会発表] タハコ一過発現系を用いたスフィンゴ脂質分解酵素遺伝子の探索2022

    • 著者名/発表者名
      真田昇、Rumana Yesmin Hasi、田中保、今井博之、宮城敦子、山口雅利、川合真紀、石川寿樹
    • 学会等名
      第39回日本植物バイオテクノロジー学会
  • [学会発表] 油脂産生微細藻類NannochloropsisのNAD(P)(H)合成経路の解析2022

    • 著者名/発表者名
      林英里香、鈴木耕陽、宮城敦子、石川寿樹、山口雅利、川合真紀
    • 学会等名
      植物脂質科学シンポジウム
  • [学会発表] 植物スフィンゴ脂質GIPCを分解するホスホリパーゼの探索2022

    • 著者名/発表者名
      真田昇、近藤雄大、Rumana Yesmin Hasi、田中保、今井博之、山口雅利、川合真紀、石川寿樹
    • 学会等名
      植物脂質科学シンポジウム

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公開日: 2023-12-25  

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