Characterization of seed size regulation driven by various head groups of sphingolipids aimed for genetic breeding of seed crop plants

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グリコシルイノシトールホスホセラミド (GIPC) は植物に最も豊富に含まれるスフィンゴ脂質クラスであり、固有かつ多彩な糖鎖型が発達している。本研究では、シロイヌナズナの種子特異的に存在するN型GIPCに着目した。N型GIPCは、第二糖にアミノ糖（グルコサミンまたはN-アセチルグルコサミン）を有しており、GIPC/N-アセチルグルコサミン転移酵素GINT1によって合成される。シロイヌナズナでは、GINT1は栄養組織には発現しておらず、花粉や種子など生殖器官の限られた組織のみで発現している。近年の研究から、GINT1を欠損したシロイヌナズナ変異体では、種子サイズが野生型より大きく肥大していることが見出された。本研究では、種子の肥大成長におけるGIPCの機能を明らかにすることを目的として、種子GIPC糖鎖型を遺伝的に改変したシロイヌナズナ系統の作出および解析を行った。はじめに、種子表現型におけるGIPC糖鎖型に特異的な機能を明らかにするため、H型糖鎖合成酵素であるGMT1の発現改変植物の作出に取り組んだ。GMT1はシロイヌナズナ植物体の全体で発現し、その欠損は自発的な細胞死を伴う重度の生育阻害と不稔をもたらすため、種子におけるH型糖鎖の機能性はこれまで解析すること難しかった。そこで本研究では、種子特異的プロモーターを用いてGMT1を過剰発現またはRNAi抑制するコンストラクトをシロイヌナズナへ導入し、H型GIPCの含量を種子のみで変化させることを試みた。また、GINT1を欠損した変異体の種子表現型を詳しく解析したところ、種子発達の初期段階において萎縮または欠落した種子が多く観察され、最終的な種子生産数が野生型よりも減少することが明らかになった。このことから、N型GIPCは種子の形成初期に何らかの重要な役割を果たしていることが示唆された。