植物の非膜オルガネラを消失させる因子の大規模探索

2023 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21K19145
• 研究種目: 挑戦的研究(萌芽)
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 中区分40:森林圏科学、水圏応用科学およびその関連分野
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 山野 隆志 京都大学, 生命科学研究科, 准教授 (70570167)
• 研究期間 (年度): 2021-07-09 – 2024-03-31
• キーワード: 非膜オルガネラ / 相分離 / クラミドモナス / ピレノイド

研究成果の概要

本研究は、効率的な水圏光合成の駆動に非膜オルガネラであるピレノイドの消失機構の解明を目指した。モデル緑藻クラミドモナスのピレノイドのマーカーを発現する株にランダム変異を導入し、約15,000株のスクリーニングを行った結果、ピレノイドの数と位置に異常がある変異株を複数単離した。次世代シーケンサーを用いて変異の原因遺伝子の同定を進めるとともに、ピレノイドの分裂の高解像度タイムラプス観察系を立ち上げ、野生株と変異株のピレノイド分裂様式の差を定量化することに成功した。いくつかの変異株については、光合成に関する表現型解析を進め、ピレノイドの数を１つに規定する生理学的意義が見えてきた。

自由記述の分野

植物分子細胞生物学

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究は、水中で効率的な光合成に重要なピレノイドという細胞内器官の消失機構の解明を目指したものである。クラミドモナスでピレノイドに目印を付け、ピレノイドが異常となった変異株を選抜し、その数や位置に異常のある株を複数単離した。原因遺伝子の特定や、高解像度顕微鏡によるピレノイド分裂様式の定量化にも成功した。本研究は、藻類がピレノイドを失った仕組みの理解を深めるとともに、将来的には陸上植物へのピレノイド導入による光合成効率の向上や、食料問題の解決につながる可能性を秘めている。