可塑的な葉緑体分化の分子機構

2013 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 24570042
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 増田 建 東京大学, 総合文化研究科, 教授 (00242305)
• キーワード: 葉緑体 / 光合成 / 光化学系 / シロイヌナズナ / 根 / クロロフィル / サイトカイニン

研究概要

本研究では可塑的な葉緑体分化の分子機構の解明を目的としている。非光合成器官・組織の色素体は潜在的に光合成を行なう葉緑体に分化する能力を維持しているが、通常の生育条件での葉緑体分化は抑制されている。この可塑的な葉緑体分化の制御機構を解明できれば、葉緑体分化ならびに光合成光化学系構築の分子機構を明らかにできるだけでなく、シンク器官を非光合成器官をソース器官に変換することで、光合成生産効率を向上した作物の育種に繋がることが期待できる。本研究ではシロイヌナズナの根をモデルとして、可塑的な葉緑体分化のメカニズムの解明に取り組む。
今年度は４つの研究課題（1. 葉緑体分化抑制機構の解明、2. 葉緑体分化に関わる転写因子の同定・遺伝子導入、3. 葉緑体分化に伴う光合成能力の評価、4. 非光合成組織における特異的発現プロモーター系の開発と生育環境の最適化）のうち、1, 2, 3について主に取り組んだ。1.については、葉緑体チラコイド膜形成に伴う葉緑体遺伝子の発現誘導機構について解析を行ない、その業績がPlant Journal誌に掲載された。2.については、緑化される根で誘導される転写因子をリスト化し、複数の転写因子を同時に植物細胞内で発現誘導することが可能なPRESSO systemを用いた発現系を構築している段階である。また3. については、緑化誘導したシロイヌナズナの根における光合成能力を詳細に解析した論文がPlant Cell Physiology誌に掲載された。またセイヨウタンポポとシロイヌナズナの根において、地上部切除により誘導される葉緑体分化および光合成能力の評価について解析を行なった。この結果は先の1.の結果と合わせて論文を投稿準備中である。
今年度は2. の研究課題を中心に進展させながら、残る4.の課題にも取り組んでいきたいと考えている。

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

研究は概ね順調に進展している。今年度、研究課題の1.がPlant Journal誌に掲載され、また研究課題の3.がPlant Cell Physiology誌に掲載された。また研究課題1.および3.についての論文を現在投稿準備中である。また研究課題2.についても順調に進展している段階である。

今後の研究の推進方策

当初の計画通り遂行していく予定であるが、研究課題3.の進展が重要になってきたため、研究課題4.よりも優先度を上げて取り組んでいく予定である。

次年度の研究費の使用計画

実験計画の変更のため。
前年度未使用額については、今年度１０月までに使用する予定。

研究成果

• [雑誌論文] Role of galactolipid biosynthesis in coordinated development of photosynthetic complexes and thylakoid membranes during chloroplast biogenesis in Arabidopsis (2013)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi, K., Narise, T., Sonoike, K., Hashimoto, H., Sato, N., Kondo, M., Nishimura, M., Sugimoto, K., Masuda, T., Ohta, H.
  • 雑誌名: Plant Journal 巻: 73 ページ: 250-261
  • DOI: 10.1111/tpj.12028
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photosynthesis of root chloroplasts developed in Arabidopsis lines over expressing GOLDEN2-LIKE transcription factors (2013)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi, K., Sasaki, D., Noguchi, K., Fujinuma, D., Komatsu, H., Kobayashi, M., Sato, M., Toyooka, K., Sugimoto, K., Niyogi, K. K., Wada, H., Masuda, T.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiology 巻: 54 ページ: 1365-1377
  • DOI: 10.1093/pcp/pct086
  • 査読あり
• [学会発表] 茎頂分裂組織特異的転写因子ISH1, ISH2の強調作業による根部での地上用器官の形成 (2014)
  • 著者名/発表者名: 戸松創、花野滋、小林康一、近藤侑貴、別役重之、瀧田英司、山道桂子、太田啓之、細内敦、小澤馨史、長瀬隆弘、尾形善之、櫻井望、鈴木秀幸、増田建、福田裕穂、柴田大輔
  • 学会等名: 第５５回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 富山大学 五福キャンパス
  • 年月日: 20140318-20140320
• [学会発表] 車軸藻植物門クレビソルミディウムのゲノム解析と脂質代謝系の進化過程の解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 堀孝一、丸山史人、藤澤貴智、富樫智章、山本希、円由香、下嶋美恵、瀬尾光範、佐藤修正、山田拓司、森宙史、田島直幸、森山崇、池内昌彦、渡邊麻衣、和田元、小林康一、斎藤勝和、増田建、他
  • 学会等名: 日本植物学会第７７回大会
  • 発表場所: 北海道大学 札幌キャンパス
  • 年月日: 20130913-20130915
• [学会発表] シロイヌナズナにおける２つのフェロキラターゼアイソフォームによるヘム分配機構の解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 増田建、Nino, A. Espinas, 小林康一、佐藤康、高橋香織、田中亮一、望月伸悦
  • 学会等名: 日本植物学会第７７回大会
  • 発表場所: 北海道大学 札幌キャンパス
  • 年月日: 20130913-20130915
• [図書] 理系総合のための生命科学 (2013)
  • 著者名/発表者名: 赤坂甲治、有田正規、石浦章一、井出利憲、伊藤元己、入村達郎、太田邦史、大矢禎一、堅田利明、児玉龍彦、笹川昇、佐藤健、佐藤直樹、嶋田正和、杉山崇隆、多田幸雄、立花政夫、塚谷裕一、坪井貴司、寺島一郎、豊島陽子、長野哲雄、野口航、福田裕穂、正木春彦、増田建、他
  • 総ページ数: 333
  • 出版者: 羊土社
• [備考] 増田研究室ホームページ
  • URL: http://park.itc.u-tokyo.ac.jp/masuda_lab/Masuda_Laboratory/Welcome.html