光合成の初期過程におけるガラクト脂質の機能に関する分子生物学的解析

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藻類や植物の細胞に存在するチラコイド膜は光合成の初期過程の場であり、主にタンパク質と脂質によって構築されている。脂質としてはこの膜に特徴的なガラクト脂質、スルホ脂質、リン脂質が存在するが、これらの各膜脂質の機能については殆どわかっていない。本研究では、チラコイド膜に存在する唯一のリン脂質であるホスファチジルグリセロール(PG)の生合成に関わるPGP(ホスファチジルグリセロールリン酸)合成酵素(CDP-DGとグリセロール3リン酸からPGPを合成する反応を触媒する)をコードする遺伝子(PGP1)をクローニングし、その遺伝子にT-DNAが挿入されたシロイヌナズナのPG合成欠損変異株(pgp1 mutant)を分離した。pgp1 mutantはショ糖を含まない培地上では生育できないことから、PGP1が光独立栄養的な生育に必要であることが明らかとなった。また、mutantは生育が遅く、本葉を数枚展開した段階で成長が止まった。形成される葉は淡黄色で表面が粗く、葉肉細胞の数が著しく減少した空隙の多い歪な形態をしていた。これらの観察結果から、PGP1が植物の成長や葉の形成に重要な機能を担っていることが示された。また、mutantではPG含量が著しく減少しており、葉肉細胞内にチラコイド膜の発達した葉緑体が見られないことから、PGP1がシロイヌナズナの葉における主なPG合成に関わること、葉緑体の分化、特にチラコイド膜の発達に重要な働きを持つことが強く示唆された。