植物の非膜オルガネラを消失させる因子の大規模探索

大规模寻找消除植物中非膜细胞器的因素

基本信息

批准号：
21K19145
负责人：
山野隆志
金额：
$ 4.16万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-07-09 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21K19145/
关键词：
相分離ピレノイド CO2濃縮機構クラミドモナス葉緑体

项目摘要

葉緑体内に発達するピレノイドは、地球上の炭素固定の約3割を担い、生物相の一次生産を根幹から支えるオルガネラである。ピレノイドを陸上植物に導入し、光合成を改良することで作物の生産性向上につなげようとする研究が進められているが、液-液相分離(以下、相分離)する性質を持つピレノイドそのものの理解が十分ではないため成功していない。本研究の最終的な目標は、ピレノイドをモデルとした相分離オルガネラの消失に関わる因子を同定することである。これは、植物が陸上化に伴ってなぜピレノイドを消失していったのかという植物科学の大きな謎を明らかにするだけでなく、食糧問題の解決に向けた植物バイオマス生産の増大という喫緊の課題からも重要である。2022年度の研究では、2021年度から進めている細胞分裂時にピレノイドの消失が異常になった変異株のスクリーニングをさらに大規模に進め、相分離オルガネラの消失に関わる因子を同定の土台となる変異株を複数単離することを目的とした。具体的には、ピレノイドのマーカーとして利用されるルビスコの小サブユニットRbcS1とVenusの融合タンパク質を発現する株に対して、ハイグロマイシン耐性カセットの形質転換によるランダム変異導入を行い、約15,000株のスクリーニングを行った。ピレノイドの消失が異常になった変異株の表現型として、ピレノイドが細胞分裂時に消失しないことで、1)野生株よりも大きくなる、2)野生株よりも数が増える、3)葉緑体内の形成位置が異なる、ことが予測されるが、ピレノイドの数と位置に異常がある変異株を５株単離することに成功した。また、次世代シーケンサーを用いたゲノムリシーケンシングによりハイグロマイシンカセットの挿入部位配列の同定を進めた。いくつかの変異株については、光合成に関する生理学的な表現型解析を進め、ピレノイドの数を規定する生理学的意義が見えてきた。

类核蛋白在叶绿体内发育，负责地球上约 30% 的碳固定，是一种从根本上支持生物群初级生产的细胞器。目前正在进行通过将核糖体引入陆地植物并改善光合作用来提高作物生产力的研究，但由于尚未完全了解，因此尚未成功。这项研究的最终目标是确定以蛋白核为模型的相分离细胞器消失的相关因素。这项研究不仅揭示了植物科学中的一个大谜团，例如为什么类核糖随着植物成为陆地生物而消失，而且对于解决提高植物生物量产量以解决粮食问题也具有重要意义。在2022年的研究中，我们将从2021年开始对细胞分裂过程中异常失去蛋白核的突变株进行更大规模的筛选。目的是分离多个。具体来说，我们通过将潮霉素抗性盒转化到表达Rubisco小亚基、RbcS1（用作蛋白核标记物）和Venus的融合蛋白的菌株中，引入了随机突变，并筛选了大约15,000个菌株。类蛋白核异常消失的突变株的表型如下：1)比野生型多，2)数量比野生型多，3)由于类核蛋白在细胞分裂过程中不会消失，所以叶绿体中较小。蛋白核的形成位置会有所不同，但我们成功分离出5个蛋白核数量和位置异常的突变株。我们还使用下一代测序仪通过基因组重测序来鉴定潮霉素盒的插入位点序列。与几种突变株光合作用相关的生理表型分析已取得进展，调节蛋白核数量的生理意义已变得清晰。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

ピレノイドに局在するSAGA1 タンパク質はCa2+結合性タンパク質CASによる無機炭素輸送体の遺伝子発現に必要である

Ca2+ 结合蛋白 CAS 表达无机碳转运蛋白基因需要定位于 Pyrenoid 的 SAGA1 蛋白

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
嶋村大亮;新川友貴;HU Donghui;山野隆志;福澤秀哉
通讯作者：
福澤秀哉

1細胞高解像度イメージングにより得られた緑藻ピレノイドの細胞分裂時のダイナミクス

通过单细胞高分辨率成像获得绿藻蛋白核细胞分裂过程中的动力学

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
小峠達大;山野隆志;福澤秀哉
通讯作者：
福澤秀哉

Isolation and Characterization of Liquid-Liquid Phase Separated Pyrenoid Mutants with the Aberrant Morphology in the Green Alga Chlamydomonas reinhardtii

绿藻莱茵衣藻中具有异常形态的液-液相分离的吡喃类突变体的分离和表征

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
Yumeka Masuda; Tatsuhiro Kotoge; Hideya Fukuzawa; Takashi Yamano
通讯作者：
Takashi Yamano

研究代表者の研究室ホームページ

研究代表实验室主页

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Characterization of a CO2-Concentrating Mechanism with Low Sodium Dependency in the Centric Diatom Chaetoceros gracilis

中心硅藻 gracilis 低钠依赖性 CO2 浓缩机制的表征

DOI：
10.1007/s10126-021-10037-4
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
3
作者：
Tsuji Yoshinori;Kusi;Kozai Noriko;Fukuda Yuri;Yamano Takashi;Fukuzawa Hideya
通讯作者：
Fukuzawa Hideya