植物の環境感覚:刺激受容から細胞応答まで - 文部科学省 科学研究費補助金 新学術領域研究 平成22年度~26年度

A02-カ 計画研究 : 受容体・細胞応答機構

計画研究カ:オルガネラ相互作用による植物環境応答の分子機構

研究代表者 西村 幹夫 基礎生物学研究所・名誉教授 研究代表者ホームページ
連携研究者 林 誠 長浜バイオ大学・教授  
真野 昌二 基礎生物学研究所・助教  
山田 健志 基礎生物学研究所・助教  
及川 和聡 新潟大学・特任助教  

研究概要

植物は光合成機能を持ち、独立栄養生物として地球の炭素サイクルの中心にある。光合成は単にその機能を担う葉緑体のみが関わるのではなく、光合成を円滑に進めるためにぺルオキシソーム、ミトコンドリアという他のオルガネラが統合してその機能を果たしている。本研究は、光合成をはじめとする様々な高次機能発現におけるオルガネラ間の直接的相互作用の役割を明らかにするとともに、その制御による植物環境適応戦略を分子レベルで明らかにすることを目指すものである。

我々は、光シグナルによりぺルオキシソームが葉緑体と直接的に結合をすることが光合成を効率よく作動するために重要であることをオルガネラの生体内可視化により初めて明らかにした。この発見をもとに既に光によるペルオキシソーム形態変化を生じない変異株、及び光シグナルによるペルオキシソームと葉緑体の直接的結合能を欠損する変異体(peup変異株)のスク リーニングに成功している。これら変異体を分子遺伝学的・生理学的手法によって解析し、光によるぺルオキシソームの形態変化、及び光シグナルによって誘導されるぺルオキシソーム・葉緑体間の直接的結合の制御に関わる遺伝子を同定し、その機能を明らかにする。さらに、これら変異体のプロテオーム、トランスクリプトーム解析を行うことで光制御によるオルガネラ間コニュニケーションの全容解明をめざす。得られた成果は植物の新たな環境応答機構を明らかにするとともに、オルガネラ間相互作用を含むオルガネラの動態が植物の環境応答の柔軟性を生じさせる本体であることを示すことが期待される。

図:オルガネラ相互作用による植物環境応答の分子機構

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