多様な植物アルカロイド代謝機構の分化における異形細胞の機能解明

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植物の組織内には周囲の細胞とは形、大きさ、構造、内容物などが異なる細胞が存在する場合があり、これらの細胞を異形細胞と呼んでいる。これまで代謝に関与するのではないかと考えられてきた異形細胞であるが、その役割・発生過程・類似性・二次代謝との関連性などは未だによくわかっていない。本研究は多様な植物に存在する異形細胞の形態分化と代謝分化の関連性を明らかにすることを目的として行った。主要な研究植物として、Vinblastineなどの抗がん剤となるTerpenoid indole alkaloid（TIA）をはじめ、多様な二次代謝産物を生産することで著名な薬用植物であるニチニチソウを用いた。このニチニチソウは異形細胞に複数のTIAを蓄積しているので、TIA代謝と異形細胞の関連性を調べるのに適した実験材料である。ニチニチソウの知見を元に、TIAを生合成する様々な植物の異形細胞における代謝機構についても調べた。ニチニチソウの細胞や組織レベルでのオミクスデータを駆使して、ニチニチソウの異形細胞におけるTIA代謝に関与するSerpentine synthaseやその他複数の酵素を同定してきた。ウイルス誘導性遺伝子サイレンシング（VIGS）法を用いたスクリーニングによりSerpentine synthaseを見つけ、その機能や細胞内局在を調べた成果は、Plant Physiology誌に掲載された。その他の植物に関しては、キョウチクトウ科のツルニチニチソウやアカネ科の植物などの組織や細胞の観察をした後、組織レベルでのオミクスデータを取得してきた。ニチニチソウの近縁種であるツルニチニチソウについては、UVで励起して蛍光を放つTIA物質の情報を元に異形細胞を分類し、一細胞レベルでメタボロームデータの取得を進めてきた。現在、本研究で得られた成果を論文として投稿する準備をしている。