2023 年度研究成果報告書

植物細胞形態形成におけるホスホイノシチドシグナルの役割

研究課題

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研究課題/領域番号	21H02505
研究種目	基盤研究(B)
配分区分	補助金
応募区分	一般
審査区分	小区分44030:植物分子および生理科学関連
研究機関	京都大学
研究代表者	青山卓史京都大学, 化学研究所, 教授 (80202498)
研究期間 (年度)	2021-04-01 – 2024-03-31
キーワード	脂質シグナル / 細胞形態形成 / 細胞極性 / PI(4,5)P2 / PIP5K
研究成果の概要	本研究では、細胞膜における主要な脂質シグナル分子であるPI(4,5)P2の役割に焦点を当て、シロイヌナズナの花粉、根毛細胞などの植物細胞を対象に細胞形態形成における制御機構の解明を目指した。シロイヌナズナの9つのPI(4,5)P2生成酵素遺伝子に対して変異体および形質転換体を用いた解析を行った結果、PIP5K1および2はオーキシンの極性輸送に関わる細胞極性の形成に、PIP5K2および3は根毛形態形成に、PIP5K4, 5, および6は花粉の発芽および花粉管伸長に、PIP5K7, 8, および9は根の高浸透圧ストレス応答に、それぞれ重複的に関与することが示された。
自由記述の分野	植物分子生物学
研究成果の学術的意義や社会的意義	PI(4,5)P2シグナルは、細胞骨格形成や膜交通など真核細胞内で部位特異的に起こる現象において重要な役割を果たす。本研究の結果、シロイヌナズナのPIP5K1-6はオーキシン極性輸送に関わる細胞極性、根毛伸長極性、花粉発芽および花粉管伸長における極性など、様々な細胞極性の確立に関わることが示された。一方、PIP5K7-9は高浸透圧などの環境ストレスに対する細胞内シグナル伝達に関わることが示された。これらの知見は植物における脂質シグナルの多様な機能を明らかにするとともに、根毛や花粉における脂質シグナルの改変を利用した新たな有用作物品種の開発につながる。