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2019 年度 実施状況報告書

気孔細胞に特徴的な脂質代謝フラックスの生理学的意義の解明

研究課題

研究課題/領域番号 18K06293
研究機関九州大学

研究代表者

祢宜 淳太郎  九州大学, 理学研究院, 准教授 (70529099)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワード脂質 / 葉緑体
研究実績の概要

陸上植物の葉緑体の脂質合成経路には、色素体経路と小胞体経路の2つが知られている。葉緑体包膜に局在する脂質輸送体(TGD5)の欠損により小胞体経路が遮断されたシロイヌナズナ変異体gles1(green less stomata 1)では、葉肉細胞の葉緑体形成は正常だが、気孔細胞での葉緑体形成が損なわれる(Negi et al., 2018)。この変異体の脂質解析から、気孔細胞では色素体経路が退化しており、小胞体経路が葉緑体形成に中心的な役割を担っていることが明らかにした。本年度は「植物組織の細胞間で葉緑体脂質合成経路に違いがあるのではないか」という仮説を立て、地上部切除によって誘導される根の緑化(葉緑体形成)に着目し、この現象と根細胞の脂質合成経路との関係を調べた。根組織の脂質組成解析から、野生型の根細胞では気孔細胞と同じく小胞体経路が発達しており、gles1では、小胞体経路由来の葉緑体脂質含量が著しく減少していることが分かった。また、地上部切除によって誘導される根細胞での葉緑体形成は、gles1変異により強く阻害された。加えて、小胞体経路が阻害された他の変異体(TGD1、TGD2、TGD3のRNAi発現抑制系統)に関しても地上部切除後の根細胞での葉緑体形成は阻害されていた。さらに、根葉緑体微細構造の観察から、gles1では葉緑体の発達が阻害され、デンプン粒が小さくなっていることが確認された。これらの結果は、葉肉細胞とは異なり、根細胞における葉緑体形成も気孔細胞と同様、小胞体経路で生成する脂質に依存することを示している。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

植物組織の細胞間で葉緑体脂質合成経路が単一でないことを明らかにし、根細胞での葉緑体形成において小胞体型優位な脂質代謝バランスが重要であることを示したから。

今後の研究の推進方策

気孔細胞が小胞体を介した脂質代謝経路を発達させた生理学的意義は不明である。気孔機能を果たす上で積極的な意味があるのかもしれない。そこで、①気孔細胞の脂質代謝を人為的に改変する②気孔機能に直結する脂質分子種を絞り込むという2つのアプローチから、気孔細胞が特徴的な脂質代謝を発達させた生理学的意義にせまりたい。

次年度使用額が生じた理由

本年度は形質転換植物の作成などが主な研究内容であったため、研究費を抑えることができた。その分、次年度におこなう質量分析の解析費用や論文投稿費用などにあてていきたい。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 1件、 招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] カリフォルニア大学サンディエゴ校(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      カリフォルニア大学サンディエゴ校
  • [学会発表] 孔辺細胞に存在する謎多き葉緑体の成り立ち2020

    • 著者名/発表者名
      祢冝 淳太郎
    • 学会等名
      第61回 日本植物生理学会 (シンポジウム)
  • [学会発表] 気孔の環境応答及び形成メカニズムの研究2020

    • 著者名/発表者名
      祢冝 淳太郎
    • 学会等名
      第61回 日本植物生理学会 (受賞講演)
    • 招待講演
  • [学会発表] 根細胞での葉緑体形成において小胞体型優位な脂質代謝バランスが重要である2020

    • 著者名/発表者名
      小畑 智暉, 多田隈 遼亮, 赤坂 泰輝, 小林 康一, 射場 厚, 袮冝 淳太郎
    • 学会等名
      第61回 日本植物生理学会
  • [学会発表] Guard cell chloroplasts develop a unique lipid metabolism essential for CO2 and light responses2019

    • 著者名/発表者名
      Juntaro Negi, Boseok Song, Sho Yamagaki, Koh Iba
    • 学会等名
      KEYSTONE SYMPOSIA (Climate Change-Linked Stress Tolerance in Plants)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 地上部切除による根細胞での葉緑体形成誘導において小胞体からの脂質供給は必須である2019

    • 著者名/発表者名
      小畑 智暉, 多田隈 遼亮, 小林 康一, 射場 厚, 袮冝 淳太郎
    • 学会等名
      九州沖縄植物学会(三学会合同長崎大会)
  • [学会発表] シロイヌナズナの気孔葉緑体形成不全変異体の単離と表現型解析2019

    • 著者名/発表者名
      山柿 将, 宋 普錫, 射場 厚, 袮冝 淳太郎
    • 学会等名
      九州沖縄植物学会(三学会合同長崎大会)
  • [学会発表] 地上部切除による根細胞での葉緑体形成誘導において小胞体経路で生成される脂質は 必須である2019

    • 著者名/発表者名
      小畑 智暉, 多田隈 遼亮, 小林 康一, 射場 厚, 袮冝 淳太郎
    • 学会等名
      日本植物学会 第83回大会
  • [学会発表] 根細胞では小胞体を介した脂質合成経路が発達しており葉緑体形成に必須である2019

    • 著者名/発表者名
      小畑 智暉, 多田隈 遼亮, 小林 康一, 射場 厚, 袮冝 淳太郎
    • 学会等名
      第32回 植物脂質シンポジウム
  • [備考]

    • URL

      http://www.biology.kyushu-u.ac.jp/~plant/

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公開日: 2021-01-27  

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