2023 年度研究成果報告書

ピロリン酸による植物の代謝制御とそれを応用した植物機能改変

研究課題

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研究課題/領域番号	20K05826
研究種目	基盤研究(C)
配分区分	基金
応募区分	一般
審査区分	小区分38030:応用生物化学関連
研究機関	基礎生物学研究所
研究代表者	瀬上紹嗣基礎生物学研究所, 生物進化研究部門, 助教 (00765935)
研究期間 (年度)	2020-04-01 – 2024-03-31
キーワード	ピロリン酸 / 液胞 / プロトンポンプ / ピロホスファターゼ
研究成果の概要	植物はV-PPaseとsPPaseという２種類の分解酵素を併用しており、その使い分けにより組織ごとに最適なピロリン酸濃度を保っていることを検証した。根端コルメラ細胞では、V-PPaseの異所発現によりデンプンの減少と液胞の肥大がみられ、変異によりH+輸送活性を欠損しても同様であり、機能維持のために発現を低く保つ生理的意義を見出した。NH4+を窒素源として用いない場合に地上部でのV-PPase欠損表現型が強化される現象について、V-PPaseとsPPase以外の分解酵素は関与せず、これらの発現変動もないことまで判明したが、地上部でPPiを生産する経路の同定までには至らず、今後の課題である。
自由記述の分野	植物生理学
研究成果の学術的意義や社会的意義	V-PPaseは液胞膜においてH+を輸送するポンプであり、その過剰発現により植物に有益な形質を付与することが多数報告されている。しかし、ピロリン酸の濃度を決定する因子であることも近年判明しており、その機能の本質的な理解はまだ十分ではない。本研究ではV-PPaseが例外的に少ない根端コルメラに注目し、V-PPase高発現がH+輸送活性の有無に依らず悪影響を及ぼす例を示した。当初の仮説を否定する結果も得られておりピロリン酸蓄積との関係を議論するにはさらなる解析が必要だが、コルメラの機能維持のための液胞膜タンパク質発現制御という側面を見出した。