2004 Fiscal Year Annual Research Report
高等植物におけるタイプBモノガラクトシルジアシルグリセロール合成酵素の機能
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04J04675
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
小林 康一 東京工業大学, 大学院・生命理工学研究科, 特別研究員
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| Keywords | 生体膜 / 糖脂質 / リン脂質 / リン欠乏 / MGDG合成酵素 / オーキシン / サイトカイニン / リン酸シグナル |
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| Research Abstract |
植物においてリンは三大栄養素の一つであり、生体内において重要な役割を担っている。その一つとして、植物では生体リンの約3割がリン脂質として生体膜の構成に寄与している。一方、植物の膜系の大部分は、光合成の場である葉緑体チラコイド膜であり、その約80%をモノガラクトシルジアシルグリセロール(MGDG)などのガラクト糖脂質が占めている。これまで、高等植物ではガラクト脂質はプラスチド特有の脂質であり、ミトコンドリア膜や細胞膜には存在しないと考えられてきた。しかし、最近の研究により、リン欠乏時にはリン脂質が減少するとともに、ガラクト脂質がミトコンドリア膜や細胞膜に局在することで膜系の維持を行っていることが示唆された。糖脂質によるリン脂質の相補は、リン欠乏への適応において優れた戦略であり、この膜脂質の転換機構を明らかにすることは、低リン耐性植物の育種を目指す上で重要であると考えられる。そこで、本研究では、リン欠乏時におけるガラクト脂質合成の鍵酵素であるtypeB MGDG合成酵素遺伝子の発現制御機構の解明を目指した。
レポーター遺伝子を用いた解析から、typeB MGD遺伝子のリン酸欠乏応答にはオーキシンが必須であり、それに対し、サイトカイニンが抑制的に作用することが分かった。また、これらの制御はtypeB MGD遺伝子の応答のみならず、膜脂質転換の全体的な制御にも重要であることが明らかとなった。しかし、リンが豊富な条件下ではオーキシンを外から植物に与えてもtypeB MGD遺伝子の発現を誘導することはできない。そこで、リン酸の非代謝アナログである亜リン酸を用いた実験を行ったところ、これらの遺伝子の制御や膜脂質転換にリン酸が直接シグナルとして関わっていることが分かった。以上のことから、リン欠乏時の膜脂質転換にはリン酸シグナルと植物ホルモンの両方による制御が重要であることが分かった。
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