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

A01 公募研究:個別刺激応答機

植物の栄養応答における葉緑体場の代謝制御

研究代表者 増田 真二 東京工業大学バイオ研究基盤支援総合センター・准教授 研究代表者ホームページ
連携研究者 太田 啓之 東京工業大学バイオ研究基盤支援総合センター・教授

研究概要

 本研究の目的は、様々な外部刺激で駆動する葉緑体の緊縮応答とよばれる機構に着目し、葉緑体を場とする植物細胞の栄養応答を制御する新たな仕組みを明らかにすることである。
 緊縮応答はもともとバクテリアで発見/研究されてきた細胞内シグナル伝達システムであるが、近年植物のゲノムにもその関係する遺伝子が保存されていることがわかった。緊縮応答の中核を担う分子は、セカンドメッセンジャーとして機能する特殊な核酸分子グアノシン4リン酸(ppGpp)である。植物のppGpp合成/分解酵素はRSHと呼ばれ、シロイヌナズナには4つのホモログ(RSH1, RSH2, RSH3, CRSH)が存在する。これまでの研究により、緊縮応答は葉緑体を場とした光合成、アミノ酸合成、核酸合成など様々な機能を包括的に制御しており、植物の成長や栄養欠乏応答に重要な機能を果たすことが明らかとなってきた。具体的には、緊縮応答が葉緑体の代謝や遺伝子発現調節、クロロフィル分解などを通じて植物細胞全体の C/N バランスを制御しており、緊縮応答の機能を強化すると、リン欠乏や窒素欠乏に耐性を示すことがわかった。しかしその作用機構は不明な点が多い。本研究では、葉緑体の機能とC/Nバランスの制御に特に焦点を当て、植物の環境感覚における緊縮応答の役割を明らかにする。

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