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2022 年度 実績報告書

ピースミールオートファジーを介したフレキシブルな葉緑体機能衰退のメカニズム

研究課題

研究課題/領域番号 19H02919
研究機関東北大学

研究代表者

石田 宏幸  東北大学, 農学研究科, 教授 (60312625)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2023-03-31
キーワードオートファジー / 葉緑体 / Rubisco / ATG8 / 液胞
研究実績の概要

今年度は以下の2項目を中心に解析を進めた。
1. RCBの膜動態と液胞への輸送過程の解析:葉緑体のピースミールオートファジーの過程で、隔離膜が葉緑体表面の突出構造にとりつき、くびれを生じさせ最終的に小胞形成に至る様子を高精細なライブセルイメージングで捉えることができた。RCBが隔離膜の成熟化に伴って葉緑体本体から切り離される過程では、ダイナミンやその他の葉緑体分裂リングのリクルートにかかわる因子群は必須ではなかった。
2.RCB経路におけるATG8アイソフォームの役割の解析:オートファジーにおける基質選択性の鍵因子であるATG8について、CRISPR/Cas9システムによるゲノム編集法を用いてATG8a~dの4種類の単一および多重欠損変異体イネを整備した。葉においては生育段階が進むにつれて全てのATG8 mRNA量が増加した。またオートファジーが重要な役割を果たす幼穂では、ATG8 mRNAの総量が他の器官に比べて特に高かった。野生体におけるATG8発現量の割合は、系統I-ATG8(a + b +c)が95%、系統II-ATG8(d)が5%であった。系統I内での割合は、aとcが同程度で、bに比べて高かった。atg8bc二重変異体ではATG8a、atg8d変異体では系統I-ATG8のmRNA量が増加した。ATG8タンパク質は、系統Iではfree ATG8とATG8-PE結合型の両方が検出されたが、系統IIではいずれも検出されなかった。系統I-ATG8タンパク質量はatg8c変異により著しく減少したが、atg8aやatg8b変異では影響がなかった。以上から基底レベルで存在するATG8タンパク質は主に系統Iであり、特にATG8cの割合が高いことが示唆された。

現在までの達成度 (段落)

令和4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4年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2024 2023 2022

すべて 学会発表 (8件) (うち国際学会 1件)

  • [学会発表] オートファジーはイネ水田群落の下位葉におけるタンパク質分解に寄与し垂直の葉身窒素勾配を形成する2024

    • 著者名/発表者名
      菊地渉,石田宏幸
    • 学会等名
      日本植物生理学会神戸年会
  • [学会発表] オートファジーはイネ群落における垂直の葉身窒素勾配の形成に寄与する2023

    • 著者名/発表者名
      菊地渉, 石山敬貴, 石田宏幸
    • 学会等名
      日本土壌肥料学会愛媛大会
  • [学会発表] イネの栄養素再利用におけるATG因子の役割2023

    • 著者名/発表者名
      石田宏幸,北山僚太朗,菊地渉,和泉創大,鈴木亮大,小松京平
    • 学会等名
      第15回オートファジー研究会
  • [学会発表] シロイヌナズナにおけるプラスチドのオートファジー経路とエンドソーム系の交差性の検証2023

    • 著者名/発表者名
      齋藤桂,岡下悠, 石田宏幸
    • 学会等名
      第15回オートファジー研究会
  • [学会発表] オートファジーはイネ水田群落における垂直の葉身窒素勾配を形成しバイオマス生産に寄与する2023

    • 著者名/発表者名
      菊地渉,石田宏幸
    • 学会等名
      第15回オートファジー研究会
  • [学会発表] イネの稔性におけるATG8アイソフォームの寄与について2023

    • 著者名/発表者名
      北山僚太朗, 和泉創大, 石田宏幸
    • 学会等名
      第15回オートファジー研究会
  • [学会発表] デンプン代謝産物の過剰蓄積はオートファジー依存的な葉緑体分解を誘導する2023

    • 著者名/発表者名
      中村咲耶、石田宏幸、萩原伸也、泉正範
    • 学会等名
      日本植物生理学会仙台年会
  • [学会発表] GFS9 affects piecemeal autophagy of plastids in young seedlings of Arabidopsis2022

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Ishida, Yu Okashita, Hiromi Ishida, Makoto Hayashi, Masanori Izumi, Amane Makino, Nazmul H. Bhuiyan, Klaas J. van Wijk
    • 学会等名
      10th International Symposium on Autophagy
    • 国際学会

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公開日: 2024-12-25  

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