緑藻クラミドモナスにおける二酸化炭素環境に応じた葉緑体レトログレードシグナル機構

绿藻衣藻响应二氧化碳环境的叶绿体逆行信号机制

基本信息

批准号：
17J08280
负责人：
豊川知華
金额：
$ 1.6万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-26 至 2020-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

CCMに必須な炭酸脱水酵素と推定されているLCIBは、葉緑体レトログレードシグナルの制御因子であるCASと同様に、CO2濃度と光に応答してその局在を葉緑体全体からピレノイド周囲へと変化させる。安定的なCAS蛍光株の作出は困難であったため、これまで単離したLCIBの局在異常株に焦点を絞って研究を進めた。昨年度単離したLCIB局在異常株4-D1は、タグ遺伝子の挿入変異によりデンプン合成酵素イソアミラーゼ1が欠損し、デンプンを蓄積せず、ピレノイド周囲のデンプン鞘が形成されないことを明らかにした。さらに、デンプン合成に関わるα-1,4 グルカノトランスフェラーゼの変異株sta11-1では4-D1株と同様にLCIBの局在に異常が認められたが、デンプン鞘を薄く形成する変異株sta2-1ではLCIBは正常に局在化した。今回、デンプン鞘の形成がLCIBのピレノイド周囲への局在化に必要であることを明らかにした。また、4-D1株とsta11-1株は共に、超低CO2条件における生育の遅延と、光合成における無機炭素への親和性の低下を示したことから、デンプン鞘が超低CO2条件における無機炭素に対する親和性の維持に必要であることが示唆された。なお、4-D1株でHCO3-輸送体であるLCIAのタンパク質蓄積レベルが低下したことから、デンプン鞘形成が葉緑体から核へと発信されるレトログレードシグナルに関与する可能性が示唆された。これらの結果を論文にて報告した（Toyokawa et al., Plant Physiology, 2020）。

LCIB被认为是CCM的必不可少的碳酸酐酶，它因响应二氧化碳浓度和光而改变了整个叶绿体，类似于CAS，类似于CAS，类似于CAS，类似于CAS（叶绿体逆行信号的调节剂）。由于很难产生稳定的CAS荧光菌株，因此我们专注于以前分离出的LCIB的异常定位。去年分离出的LCIB定位异常4-D1表明，TAG基因中的插入突变导致淀粉合酶异氧氨基酶1缺乏，而在甲状腺素周围的淀粉鞘没有积聚。此外，参与淀粉合成的突变体STA11-1，α-1,4葡糖酸转移酶显示出与4-D1菌株相似的LCIB的异常定位，但是LCIB通常位于突变体STA2-1中，突变体STA2-1形成了薄淀粉。在这里，我们揭示了淀粉鞘形成对于将LCIB定位到周围的类球体上是必要的。此外，4-D1和STA11-1菌株均显示在超低二氧化碳条件下生长延迟，并且在光合作用期间对无机碳的亲和力降低，这表明淀粉鞘对于在超低二氧化碳条件下维持对无机碳的亲和力是必要的。此外，在4-D1菌株中降低了LCIA的蛋白积累水平，即HCO3转运蛋白，这表明淀粉POD形成可能与从叶绿体发射到核的逆行信号有关。这些结果在论文中报道（Toyokawa等，植物生理学，2020年）。