植物の非膜オルガネラを消失させる因子の大規模探索

大规模寻找消除植物中非膜细胞器的因素

• 批准号: 21K19145
• 负责人: 山野 隆志
• 金额: $ 4.16万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-07-09 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21K19145/
• 关键词: 相分離; ピレノイド; CO2濃縮機構; クラミドモナス; 葉緑体

葉緑体内に発達するピレノイドは、地球上の炭素固定の約3割を担い、生物相の一次生産を根幹から支えるオルガネラである。ピレノイドを陸上植物に導入し、光合成を改良することで作物の生産性向上につなげようとする研究が進められているが、液-液相分離(以下、相分離)する性質を持つピレノイドそのものの理解が十分ではないため成功していない。本研究の最終的な目標は、ピレノイドをモデルとした相分離オルガネラの消失に関わる因子を同定することである。これは、植物が陸上化に伴ってなぜピレノイドを消失していったのかという植物科学の大きな謎を明らかにするだけでなく、食糧問題の解決に向けた植物バイオマス生産の増大という喫緊の課題からも重要である。2022年度の研究では、2021年度から進めている細胞分裂時にピレノイドの消失が異常になった変異株のスクリーニングをさらに大規模に進め、相分離オルガネラの消失に関わる因子を同定の土台となる変異株を複数単離することを目的とした。具体的には、ピレノイドのマーカーとして利用されるルビスコの小サブユニットRbcS1とVenusの融合タンパク質を発現する株に対して、ハイグロマイシン耐性カセットの形質転換によるランダム変異導入を行い、約15,000株のスクリーニングを行った。ピレノイドの消失が異常になった変異株の表現型として、ピレノイドが細胞分裂時に消失しないことで、1)野生株よりも大きくなる、2)野生株よりも数が増える、3)葉緑体 内の形成位置が異なる、ことが予測されるが、ピレノイドの数と位置に異常がある変異株を５株単離することに成功した。また、次世代シーケンサーを用いたゲノムリシーケンシングによりハイグロマイシンカセットの挿入部位配列の同定を進めた。いくつかの変異株については、光合成に関する生理学的な表現型解析を進め、ピレノイドの数を規定する生理学的意義が見えてきた。

Chloroplast development, carbon fixation on earth about 3 times, biological phase of the primary production of the root stem, branch, production. The introduction of terrestrial plants and the improvement of photosynthesis are very successful in understanding the nature of crop productivity and liquid-liquid separation. The ultimate goal of this study is to determine the correlation factor between the phase separation and the disappearance of the tumor. The problem of how to solve the problem of food production is of great importance. In 2022, the study will be conducted in 2021. During cell division, abnormal plants will disappear. During large-scale cell division, phase separation will occur. Factors related to the disappearance of abnormal plants will be determined. Specifically, about 15,000 plants were introduced into the plant by using the small plants of RbcS1 and Venus. The phenotype of mutant plants disappeared during cell division, 1) wild plants increased in size, 2) wild plants increased in number, 3) mutant plants formed at different positions in chloroplasts, 3) mutant plants were isolated successfully. The next generation is the same as the next generation. The physiological significance of phenotype analysis and regulation of photosynthetic factors in different plants is discussed.

项目成果

緑藻のMYB型転写因子LCR1が制御する炭酸脱水酵素とCO2チャネルによるCO2濃縮機構の駆動

碳酸酐酶和绿藻MYB型转录因子LCR1控制的CO2通道驱动CO2浓度机制

• 发表时间: 2023
• 作者: 池内 友彰;山野 隆志;福澤 秀哉
• 通讯作者: 福澤 秀哉

研究代表者の研究室ホームページ

研究代表实验室主页

緑藻クラミドモナスが持つピレノイドの形態変化はCO2濃縮機構に関わる遺伝子の発現に影響を与える

绿藻衣藻中蛋白核形态的变化影响二氧化碳浓度机制相关基因的表达

• 发表时间: 2022
• 作者: 嶋村 大亮;新川 友貴;胡 東輝;山野 隆志;福澤 秀哉
• 通讯作者: 福澤 秀哉

1細胞高解像度イメージングにより得られた緑藻ピレノイドの細胞分裂時のダイナミクス

通过单细胞高分辨率成像获得绿藻蛋白核细胞分裂过程中的动力学

• 发表时间: 2021
• 作者: 小峠 達大;山野 隆志;福澤 秀哉
• 通讯作者: 福澤 秀哉

Characterization of a CO2-Concentrating Mechanism with Low Sodium Dependency in the Centric Diatom Chaetoceros gracilis

• DOI: 10.1007/s10126-021-10037-4
• 发表时间: 2021-06-09
• 期刊: MARINE BIOTECHNOLOGY
• 影响因子: 3
• 作者: Tsuji, Yoshinori;Kusi-Appiah, George;Fukuzawa, Hideya
• 通讯作者: Fukuzawa, Hideya