2018 Fiscal Year Annual Research Report
Study on root greening response reveals regulatory mechanism of chloroplast development
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26711016
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| Research Institution | Osaka Prefecture University |
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Principal Investigator |
小林 康一 大阪府立大学, 高等教育推進機構, 准教授 (40587945)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 葉緑体 / 光合成 / チラコイド膜 / サイトカイニン / クロロフィル / 緑化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
一般に植物の根は炭素源を葉で行われる光合成に依存するため、根では葉緑体の発達は抑制され、通常ほとんど緑化しない。一方で、自然界では食害や生育環境の激変などにより光合成器官の喪失が常に起こり得るため、植物はソース器官喪失に応答し新たな光合成器官の構築を行う仕組みを持つ。本研究の目的は、葉緑体分化の制御機構と光合成活性化の仕組みを解き明かし、葉緑体の分化・発達制御モデルを分子レベルで構築することにある。
報告者の先行研究により、地上部を切除したシロイヌナズナの根の緑化にはサイトカイニンシグナルが必須であること、さらにその下流では複数の転写因子が働くことが明らかとなった。さらに、転写因子の過剰発現により核コードの光合成関連遺伝子だけでなく、葉緑体コードの遺伝子の発現も根で強く誘導されることや、根の緑化時の核コードと葉緑体コードの光合成遺伝子の発現誘導は同時並行的に引き起こされることが分かった。このことから、核内において葉緑体形成のスイッチが一旦入ると、葉緑体内でも速やかに変化が引き起こされ光合成遺伝子の発現誘導が起こると推測された。しかし、葉緑体内でその応答を引き起こす仕組みは依然として明らかでなかった。根の緑化時には葉緑体分化が数日かけて徐々に起きるため、時間分解的な解析には向かない。そこで、葉緑体分化が最も顕著かつ速やかにおこる黄化芽生えの緑化時において、葉緑体分化制御機構の解析をおこなった。その結果、チラコイド膜脂質の合成が葉緑体分化時のクロロフィル合成開始に重要であること、核や葉緑体での遺伝子発現はそれらとは独立にどちらも誘導され始めるが、チラコイド膜形成不全に応答しそれらの遺伝子発現はすぐに抑制されることを明らかにした。本研究から、チラコイド膜の基盤となる脂質二重層の正常な形成が、葉緑体分化の開始とその後のプロセスの進行に決定的な影響を与えることが見出された。
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| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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