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植物に対するホウ素の毒性-生育障害の発生機構と進化における役割

Research Project

Project/Area Number 15J11021
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Plant nutrition/Soil science
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

反田 直之  東京大学, 農学生命科学研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2015-04-24 – 2017-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2016)
Budget Amount *help
¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2015: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Keywordsシロイヌナズナ / 非生物ストレス / ストレス耐性 / ホウ素 / 進化
Outline of Annual Research Achievements

前年度に引き続き、過剰量のホウ素が植物の生育を阻害する仕組みの解明と、その毒性が進化に与える影響の評価を行った。
ホウ素の毒性機構の解明については、前年度に遺伝子マッピングにより候補遺伝子領域を限定したホウ素過剰感受性シロイヌナズナ変異株の抑圧変異株に対して、原因遺伝子の確定を行った。具体的には候補領域内にあったNAC型転写因子に着目し、この遺伝子を欠損する変異株の取得を行った。もとのホウ素過剰感受性変異株との2重変異株を作成し、ホウ素過剰ストレス下における表現型を観察すると、抑圧変異株と同様にホウ素過剰ストレス感受性が抑圧されていることが確認された。このことから、このNAC型転写因子の欠損がホウ素過剰ストレス感受性を抑圧することが示された。また、前年度に活性酸素産種生酵素の一種を欠損した変異株がホウ素過剰ストレスに耐性を示すことを見出していたが、さらなる解析により、この変異株ではホウ素過剰ストレス下における酸化ストレスの蓄積が軽減していることを発見した。
ホウ素毒性が進化に与える影響の評価については、栄養環境がゲノムの安定性に影響することで植物の進化の速度や方向性を変える可能性を引き続き検証した。これまでにシロイヌナズナの野生型、ホウ素過剰ストレス感受性変異株について通常区、ホウ素過剰区において栽培し、自殖による継代によって自然変異を8世代にわたり蓄積させた。最終世代の植物に対して、通常区、ホウ素過剰区それぞれについて追加で3個体のゲノム配列決定を行った。検出された変異をもとに自然変異発生率に栄養環境が与える影響の評価を行ったが、統計的に有意な差は見いだされなかった。しかしながら、最終世代の生育調査の結果、ホウ素過剰状条件で継代した群はホウ素過剰条件下における根の生育が良いことが明らかになった。これは、ホウ素過剰ストレスによる、世代を超えた耐性獲得機構の存在を示唆している。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • Research Products

    (7 results)

All 2017 2016 2015

All Journal Article (1 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results)

  • [Journal Article] TPR5 is involved in directional cell division and is essential for the maintenance of meristem cell organisation in Arabidopsis thaliana.2016

    • Author(s)
      Sotta, N., Shantikumar, L., Sakamoto, T., Matsunaga, S. and Fujiwara, T.
    • Journal Title

      JOURNAL OF EXPERIMENTAL BOTANY

      Volume: 67 Issue: 8 Pages: 2401-2411

    • DOI

      10.1093/jxb/erw043

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] NADPH oxidase RBOHC is responsible for root growth inhibition caused by excess B stress in Arabidopsis thaliana2017

    • Author(s)
      Naoyuki Sotta, Y. Masami Hirai, Toru Fujiwara
    • Organizer
      第58 回日本植物生理学会年会
    • Place of Presentation
      鹿児島大学(鹿児島県鹿児島市)
    • Year and Date
      2017-03-16
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 土壌栄養環境は植物の進化を加速するか2016

    • Author(s)
      反田直之、藤原徹
    • Organizer
      日本土壌肥料学会 2016年度京都大会
    • Place of Presentation
      佐賀大学(佐賀県佐賀市)
    • Year and Date
      2016-09-05
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Mechanisms of excess boron toxicity on root growth2016

    • Author(s)
      Naoyuki Sotta, Takuya Sakamoto, Takehiro Kamiya, Shinichiro Sawa, Ryo Tabata, Masashi Yamada, Mitsuyasu Hasebe, Shuji Shigenobu, Katsushi Yamaguchi, Masami Yokota Hirai, Toru Fujiwara
    • Organizer
      The 27th International Conference on Arabidopsis Research
    • Place of Presentation
      HICO(韓国 慶州)
    • Year and Date
      2016-06-29
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 根における安定したホウ素吸収には輸送体の素早い環境応答が重要である2016

    • Author(s)
      Sotta, N., Fujiwara, T., Marée, A. F.M., Grieneisen, V. A.
    • Organizer
      第57 回日本植物生理学会年会
    • Place of Presentation
      岩手 盛岡
    • Year and Date
      2016-03-18
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Rapid regulation of nutrient transporters is crucial for preventing oscillations in the root system2015

    • Author(s)
      Sotta, N., Fujiwara, T., Marée, A. F. M., Grieneisen, V. A.
    • Organizer
      2015 Joint Meeting of The 5th China-Japan-Korea Colloquium on Mathematical Biology and The Japanese Society for Mathematical Biology
    • Place of Presentation
      Kyoto, Japan
    • Year and Date
      2015-08-26
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] A mutation in NAC103 suppresses ROS accumulation in root tips caused by excess boron stress2015

    • Author(s)
      Sotta, N., Sakamoto, T., Kamiya, T., Sawa, S., Tabata, R., Yamada, M., Hasebe, M., Shigenobu, S., Yamaguchi, K., Fujiwara, T.
    • Organizer
      The 26th International Conference on Arabidopsis Research
    • Place of Presentation
      Paris, France
    • Year and Date
      2015-07-06
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2015-11-26   Modified: 2024-03-26  

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