植物の気孔葉緑体が持つ独自の形成メカニズムと機能の解明

阐明植物气孔叶绿体的独特形成机制和功能

基本信息

批准号：
20J13660
负责人：
宋普錫
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J13660/
关键词：
シロイヌナズナ気孔葉緑体孔辺細胞脂質環境応答

项目摘要

本研究では、順遺伝学的なアプローチから気孔葉緑体の形成メカニズムの解明を、また逆遺伝学的な手法を用いて気孔葉緑体の固有機能の理解を目的とする。これまでに、既知の気孔葉緑体形成不全変異体とは異なる脂質合成異常を示す新たな変異体achs4(achlorophyllous stomata 4)の単離に成功し、その原因遺伝子が脂質合成酵素の一種をコードしていることを明らかにした。本年度は、achs4変異体の原因遺伝子が脂質合成酵素であることに着眼して、孔辺細胞及び葉肉細胞を単離し、リピドーム比較解析を行った。その結果、植物膜脂質において主要な２種類の脂質であるリン脂質と糖脂質の合成が、孔辺細胞と葉肉細胞の間で異なる優先順位付けによって行われていることを示唆するデータが得られた。現在、論文の投稿に向けてこれらの結果を取りまとめている。またこれまでに、気孔葉緑体の機能に重要なタンパク質を単離するために行った葉肉葉緑体と気孔葉緑体のプロテオーム比較解析の結果から、気孔葉緑体で高発現を示す候補タンパク質のプロファイリングに成功している。本年度は、それらの候補タンパク質の機能が欠損している植物体の気孔応答性を調べ、気孔葉緑体で特に多く発現しているカリウムチャネルや澱粉合成因子、葉緑体包膜に存在する輸送体が気孔開閉応答に重要である事を見出した。現在、それぞれの候補タンパク質の機能と気孔応答性との関係性を調べている。

在本研究中，我们旨在利用正向遗传学方法阐明气孔叶绿体的形成机制，并利用反向遗传学方法了解气孔叶绿体的独特功能。迄今为止，我们已经成功分离出一个新的突变体achs4（无叶绿素气孔4），它表现出与已知的气孔叶绿体发育不良突变体不同的脂质合成缺陷，而负责该突变体的基因编码了一种脂肪生成酶。我正在做这件事。今年，我们着眼于achs4突变体的致病基因是脂质合成酶，分离了保卫细胞和叶肉细胞，并进行了比较脂质组分析。结果，数据表明，植物膜脂质的两种主要类型磷脂和糖脂的合成是通过保卫细胞和叶肉细胞之间的不同优先级进行的。我们目前正在汇编这些结果，准备提交论文。此外，从叶肉叶绿体和气孔叶绿体的比较蛋白质组分析结果中分离出对气孔叶绿体功能重要的蛋白质，我们发现了在气孔叶绿体中高表达的候选蛋白质。今年，我们将研究缺乏这些候选蛋白功能的植物的气孔反应性，并研究气孔叶绿体中特别丰富表达的钾通道和淀粉合成因子，以及叶绿体包膜中存在的转运蛋白。身体对于气孔打开和关闭反应很重要。我们目前正在研究每种候选蛋白质的功能与气孔反应性之间的关系。