New functions and physiological significance of specific chloroplasts present in epidermal tissue

表皮组织中特定叶绿体的新功能和生理意义

• 批准号: 21H02512
• 负责人: 祢宜 淳太郎
• 金额: $ 11.15万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H02512/
• 关键词: 葉緑体; 孔辺細胞; 表皮細胞; 環境応答; 表皮組織; 敷石細胞; 気孔; 脂質; 表皮（敷石）細胞

気孔の孔辺細胞には葉緑体が存在し、葉肉細胞の葉緑体とは異なる形態的特徴を持っていることが知られているが、その形成メカニズムに関してはほとんど分かっていない。我々は孔辺細胞の脂質代謝系が葉肉細胞とは異なるユニークなものであり、小胞体から葉緑体への脂質輸送が孔辺細胞の葉緑体形成において必須であることを明らかにした (Negi et al., 2018)。このことは、孔辺細胞が器官特異的な葉緑体形成メカニズムを発達させていることを示唆している。本研究では、孔辺細胞の葉緑体形成メカニズムを分子レベルで解明するために、エチルメタンスルホン酸 (EMS) 処理をしたシロイヌナズナのM2植物約10,000個体から、蛍光顕微鏡を用いた順遺伝学的スクリーニングにより孔辺細胞のクロロフィル蛍光が野生型に比べ低下している変異体を複数単離し、achs (achlorophyllous stomata) と命名した。その1つであるachs4 変異体は孔辺細胞特異的な葉緑体形成不全の表現型を示し、光やCO2に対する気孔応答性が損なわれていた。また、その原因遺伝子ACHS4は脂質合成酵素の一種であることを明らかにした。脂質合成機能が孔辺細胞と葉肉細胞の葉緑体形成に及ぼす影響を調べるために、孔辺細胞および葉肉細胞プロトプラストを用いてリピドーム比較解析を行った。その結果、achs4変異体では脂肪酸含量が野生型に比べ減少していた。さらに、脂肪酸から合成されるリン脂質と糖脂質のうち、achs4変異体の孔辺細胞ではリン脂質に比べ、葉緑体形成に必要な糖脂質の含量が低下していた。一方、葉肉細胞では糖脂質に比べリン脂質含量が大きく低下していた。このことは、脂肪酸不足時のリン脂質と糖脂質の合成バランスにおいて、孔辺細胞が葉肉細胞とは異なる優先順位付けをおこなっている可能性を示唆する。

Bore 気 の 辺 cells に は chloroplast が し, mesophyll cells の chloroplast と は different な る form of 徴 を hold っ て い る こ と が know ら れ て い る が, そ の form メ カ ニ ズ ム に masato し て は ほ と ん ど points か っ て い な い. I 々 は 辺 cell の lipid metabolism is が mesophyll cells と は different な る ユ ニ ー ク な も の で あ り, small cell body か ら chloroplast へ の lipid transport が hole 辺 の cell chloroplast form に お い て must で あ る こ と を Ming ら か に し た (Negi et al., 2018). こ の こ と は, hole 辺 cell が organ specific な chloroplast form メ カ ニ ズ ム を 発 da さ せ て い る こ と を in stopping し て い る. This study で は, hole 辺 cell の chloroplast form メ カ ニ ズ ム を molecular レ ベ ル で interpret す る た め に, エ チ ル メ タ ン ス ル ホ ン acid (EMS) 処 Richard を し た シ ロ イ ヌ ナ ズ ナ の M2 plant about 10000 individual か ら 蛍 light 顕 micromirror を with い た suitable but 伝 learn ス ク リ ー ニ ン グ に よ り 辺 cell の ク ロ ロ フ ィ ル 蛍 light が wild-type に than low べ し て い る - variant を plural 単 し, achs (achlorophyllous stomata) Youdaoplaceholder0 is named after た. そ の 1 つ で あ る achs4 - variant は hole 辺 cell specific な chloroplast form is not complete の phenotype を し, light や CO2 に す seaborne る 気 hole 応 a sexual が loss な わ れ て い た. Youdaoplaceholder0, そ <s:1> the cause is that the 伝 seed ACHS4 に lipid synthesis enzyme <e:1> is a である ら とを and ら に た た. Lipid synthesis function が hole 辺 と mesophyll cells に の chloroplast formation and ぼ す influence を adjustable べ る た め に, hole 辺 cell お よ び mesophyll cells プ ロ ト プ ラ ス ト を with い て リ ピ ド ー ム comparative analytical line を っ た. The そ そ results showed that the content of で で fatty acids in the achs4 variant was lower in the が wild type に than in the べ て た た た. さ ら に, fatty acid か ら synthetic さ れ る リ ン lipid と sugar lipid の う ち, achs4 - variant の 辺 cell で は リ ン lipid に than べ, chloroplast form に necessary な low sugar, lipid content が の し て い た. One side: The content of で た glycolipids に in mesophyll cells is が greater than that of べリ <e:1> lipids and <s:1> く is lower than that of <s:1> て た た た た. こ の こ と は, fatty acid is insufficient の リ ン lipid と sugar lipid の synthetic バ ラ ン ス に お い て 辺 が mesophyll cells, hole と は different な る priorities to pay け を お こ な っ て い を る possibility in stopping す る.

项目成果

アブシシン酸非依存的にCO2誘導性の気孔閉鎖能が低下した新規変異体の単離

以不依赖脱落酸的方式分离 CO2 诱导的气孔关闭能力降低的新型突变体

• 发表时间: 2022
• 作者: 中江 聡子, 秀野 智紀, 東馬場 徳;馬渕 敦士;祢冝 淳太郎;射場 厚;門田 慧奈
• 通讯作者: 門田 慧奈

Shoot-to-root long-distance signals found in an Arabidopsis thaliana ecotype improve growth under nitrogen deficient conditions

在拟南芥生态型中发现的从芽到根的长距离信号可改善缺氮条件下的生长

• 发表时间: 2021
• 作者: Mabuchi A;Monda K;Notaguchi M;Tsutsui H;Sakuraba Y;Negi J;Abe M;Yanagisawa S;Iba K
• 通讯作者: Iba K

葉緑体脂質DGDGは気孔葉緑体形成及び気孔開閉応答に必須である

叶绿体脂质 DGDG 对于气孔叶绿体形成和气孔打开/关闭响应至关重要

• 发表时间: 2021
• 作者: 西村 さくら;小畑 智暉;多田隈 遼亮;射場 厚;袮冝 淳太郎
• 通讯作者: 袮冝 淳太郎

シロイヌナスズナ野生系統がもつ極限低窒素環境適応力を高める移動性シグナル

增强拟南芥野生株对极低氮环境适应性的迁移信号

• 发表时间: 2021
• 作者: 馬渕 敦士;門田 慧奈;野田口 理孝;筒井 大貴;櫻庭 康仁;祢冝 淳太郎;阿部 光知;柳澤 修一;射場 厚
• 通讯作者: 射場 厚

シロイヌナズナの気孔葉緑体および気孔開閉応答には葉緑体脂質DGDGが重要である

叶绿体脂质 DGDG 对于拟南芥的气孔叶绿体和气孔打开/关闭反应很重要。

• 发表时间: 2021
• 作者: 西村 さくら;小畑 智暉;多田隈 遼亮;射場 厚;袮冝 淳太郎
• 通讯作者: 袮冝 淳太郎