シロイヌナズナの葉緑体分裂開始機構の解明

拟南芥叶绿体分裂启动机制的阐明

• 批准号: 17780077
• 负责人: 藤原 誠
• 金额: $ 2.37万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17780077/
• 关键词: 色素体; 二分裂; オルガネラ

葉緑体は対称二分裂によって複製される。その過程は、葉緑体中央赤道面におけるFtsZリングの形成(分裂位置の決定)とそれに続く不可逆的な膜狭窄反応から成り立っている。シロイヌナズナの核ゲノムには原核生物の細胞分裂位置制御因子MinEの相同因子(AtMinE1)がコードされており、同じくMinD相同因子(AtMinD1/ARD11)とともに葉緑体の分裂位置決定に関わることが示されている。今年度、AtMinE1遺伝子の第1イントロンにアグロバクテリウム由来のT-DNAを持つシロイヌナズナ変異体(atminE1)では、葉緑体分裂が著しく阻害され、葉肉細胞中に一個から数個の巨大葉緑体が生成されることが判った。またAtMinE1過剰発現系統では、葉緑体サイズの顕著な差異に加えて、全体的な葉緑体数の減少が認められた。葉緑体分裂位置に関する統計的解析を行ったところ、二分裂中の葉緑体の約半数は中央赤道面に分裂狭窄を持っていた。また、AtMinE1過剰発現系統とAtMinD1劣勢突然変異体(arc11)の葉緑体表現型は、ほぼ同等であった。さらに葉緑体発達過程におけるFtsZリングの形成状況を追ったところ、AtMinE1過剰発現系統およびarc11変異体いずれにおいても、葉緑体分化による膜の膨張によりFtsZリング位置からの分裂狭窄の進行が阻害されることが示唆された。以上、昨年度および本年度の結果により、葉緑体の分裂位置決定にはAtMinE1とAtMinD1の拮抗的な活性のバランスが必要であり、その標的は葉緑体中央以外でのFtsZリングの形成阻害であることが示された。また、AtMinE1の活性が優勢となる状況下では、葉緑体の対称または非対称二分裂、あるいは被同調的な多分裂が起こること、さらには葉緑体の膜膨張を介した分裂阻害効果により、葉緑体サイズの極端な差異に至ることが示された。

Chloplasts由对称二分法分裂复制。该过程包括形成FTSZ环（确定分裂的位置）在叶绿体的中央赤道平面以及随后的不可逆膜狭窄反应。拟南芥的核基因组编码了原核生物细胞分裂位置调节剂（ATMINE1）的同源因素，并且还显示出与思维同源因子（Atmind1/ard11）一起测定叶绿体分裂位置的测定。今年，发现在包含Atmine1基因的第一个内含子的拟南芥突变体（Atmine1）中，叶绿体分裂受到了显着抑制，从而导致在叶肉细胞中产生一至几个巨型叶绿体。除了叶绿体大小的显着差异外，ATMINE1过表达线还显示出总体叶绿体计数的减少。叶绿体分裂位置的统计分析表明，大约一半的一半叶绿体在中央赤道平面中狭窄。此外，Atmine1过表达线和ATMIND1下突变体（ARC11）的叶绿体表型大致相同。此外，当我们研究叶绿体发育过程中FTSZ环的形成时，建议在Atmine1过表达线和ARC11突变体中，叶绿体分化引起的膜肿胀抑制了FTSZ环位的分裂结构的进展。去年和今年的结果表明，ATMINE1和ATMIND1的拮抗活性的平衡是为了确定叶绿体分裂位置，并且目标抑制了中央叶绿体外的FTSZ环的形成。此外，已经表明，在ATMINE1活性盛行，对称或不对称二分法叶绿体的情况下，发生或同步最大，并且叶绿体膜膨胀的抑制作用会导致叶绿体大小的极端差异。

项目成果

Structures and morphologies of plant plastids.

植物质体的结构和形态。

• 发表时间: 2006
• 期刊: Frontiers in Life Sciences (eds Fujiwara, M., Sato, N., Ishiura, S.)(Research Signpost, Kerala, India)
• 作者: Makoto T.;Fujiwara et al.
• 通讯作者: Fujiwara et al.

新版 植物の細胞を観る実験プロトコール-顕微鏡観察の基本から最新バイオイメージング技術まで-(細胞工学別冊 植物細胞工学シリーズ22)(福田裕穂,西村幹夫,中野明彦監修)

新版植物细胞观察实验方案 - 从显微观察的基础知识到最新的生物成像技术 - （细胞工程分册植物细胞工程系列 22）（导师：Hiroho Fukuda、Mikio Nishimura、Akihiko Nakano）

• 发表时间: 2006
• 作者: 寺沢公宏;藤原誠;佐藤直樹
• 通讯作者: 佐藤直樹