ルーピンのフィチン酸利用能の解析と利用法の開発

• Project/Area Number: 17688004
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Plant nutrition/Soil science
• Research Institution: Hiroshima University (2007); Hokkaido University (2005-2006)
• Principal Investigator: 和崎 淳 Hiroshima University, 大学院・生物圏科学研究科, 准教授 (00374728)
• Project Period (FY): 2005 – 2007
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2007)
• Budget Amount: ¥29,510,000 (Direct Cost: ¥22,700,000、Indirect Cost: ¥6,810,000); Fiscal Year 2007: ¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000); Fiscal Year 2006: ¥7,150,000 (Direct Cost: ¥5,500,000、Indirect Cost: ¥1,650,000); Fiscal Year 2005: ¥16,120,000 (Direct Cost: ¥12,400,000、Indirect Cost: ¥3,720,000)
• Keywords: リン欠乏 / ルーピン / 酸性ホスファターゼ / フィターゼ / リン鉱石資源 / フィチン酸 / 根圏微生物 / 分泌型タンパク質

Research Abstract

植物の生育に必須な元素の一つであるリンは、資源枯渇の問題に直面しつつあるとともに、環境への負荷の問題も抱えている。土壌中に蓄積する有機態リンのうち最も高い割合を占めるフィチン酸を有効利用することにより、これらの問題の解決につながると考えられる。本研究は、ルーピンが示すフィチン酸利用能を解析し、これを応用することを目指して実施した。
1)分泌性酸性ホスファターゼ遺伝子LASAP2のフィチン酸分解能の利用
ルーピン根由来分泌性酸性ホスファターゼをコードするLASAP2によるフィチン酸利用能を有効活用する目的で、低リン条件特異的誘導型プロモーターの探索を行った。LASAP2プロモーターのdeletionシリーズの構築に成功した。また、イネで低リン条件に強く応答するOsP11遺伝子のオーソログがルーピンで少なくとも4種類存在しており、プロモーター構築の良い候補となることが示された。
2)フィターゼ活性を有する新規酸性ホスファターゼホモログLASAP3の機能の利用
昨年度までに分泌性の可能性が示唆されたLASAP3を、CaMV35Sプロモーター制御下でタバコに形質転換を行った。その結果、植物由来分泌型フィターゼを高発現する植物の育成に成功した。さらに、フィターゼ活性を有する可能性のある酸性ホスファターゼホモログcDNAの単離に新たに成功し.LASAP4と命名した。
(3)ルーピン根圏から単離したフィチン酸資化性細菌の利用
ルーピン根圏由来のフィチン酸資化性細菌を多く含むBurkholderia spの単離菌株の植物との相互作用を調査するため、共培養系を構築した。共培養した結果、単離菌株のうちの一つは植物根の側根の伸長を促進するが、別の株は強く主根の伸長を阻害する効果を示した。これらの植物-微生物間相互作用は、水溶性物質を介して行われていることを示した。

Research Products

• [Journal Article] Analysis of bacterial communities on alkaline phosphatase gene in organic matter applied soil. (2008)
  • Author(s): Sakurai, M.
  • Journal Title: Soil Science and Plant Nutrition 54 Pages: 62-71
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Localization of acid phosphatase activities in roots of white lupin plants grown under phosphorus-deficient conditions. (2008)
  • Author(s): Wasaki, J.
  • Journal Title: Soil Science and Plant Nutrition 54 Pages: 95-102
  • NAID: 110007326860
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Metabolic alterations proposed by proteome in rice roots grown under low P and high Al concentration under low pH. (2007)
  • Author(s): Fukuda, T.
  • Journal Title: Plant Science 172 Pages: 1157-1165
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Transcriptomic analysis indicates putative metabolic changes caused by manipulation of phosphorus availability in rice leaves. (2006)
  • Author(s): Wasaki, J., Shinano, T., Onishi, K., Yonetani, R.et al.
  • Journal Title: Journal of Experimental Botany 57(9) Pages: 2049-2059
• [Journal Article] クラスター根形成による植物の養分獲得機構.一部の植物でみられる「クラスター根」の形成は、養分(特にリン)の獲得能力を高める適応戦略である. (2006)
  • Author(s): 和崎 淳
  • Journal Title: 化学と生物 44(6) Pages: 410-423
• [Journal Article] 植物根の分泌物質が根圏の養分動態に及ぼすインパクト. (2006)
  • Author(s): 和崎 淳
  • Journal Title: 北海道土壌肥料研究通信 52(1) Pages: 1-15
• [Journal Article] Developmental regulation of photosynthate distribution in leaves of rice. (2006)
  • Author(s): Shinano, T.
  • Journal Title: Photosynthetica 44(1) Pages: 1-10
• [Journal Article] Endogenous hormones and expression of senescence-related genes in different senescent types of maize. (2005)
  • Author(s): He, P.
  • Journal Title: Journal of Experimental Botany 56(414) Pages: 1117-1128
• [Journal Article] The function of a maize-derived phosphoenolpyruvate carboxylase (PEPC) in phosphorus-deficient transgenic rice. (2005)
  • Author(s): Begum, H.H.
  • Journal Title: Soil Science and Plant Nutrition 51(4) Pages: 497-506
• [Journal Article] Root exudation, P acquisition and microbial diversity in the rhizosphere of Lupinus albus as affected by P supply and atmospheric CO_2 concentration. (2005)
  • Author(s): Wasaki, J.
  • Journal Title: Journal of Environmental Quality 34(6) Pages: 2157-2166
• [Presentation] イネにおける低リン感知機構の解析. (2008)
  • Author(s): 西山 友
  • Organizer: 日本植物生理学会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター(札幌市)
  • Year and Date: 2008-03-20
• [Presentation] 3種のモデル植物における低リン適応機構の比較解析. (2008)
  • Author(s): 崔 祥子
  • Organizer: 日本植物生理学会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター(札幌市)
  • Year and Date: 2008-03-20
• [Presentation] リン欠乏条件下で形成されるクラスター根における酸性ホスファターゼの組織化学的局在性. (2008)
  • Author(s): 丸山 隼人
  • Organizer: 日本植物生理学会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター(札幌市)
  • Year and Date: 2008-03-20
• [Presentation] 植物のリン欠乏適応戦略の比較トランスクリプトーム解析. (2007)
  • Author(s): 和崎 淳
  • Organizer: 日本分子生物学会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜(横浜市)
  • Year and Date: 2007-12-11
• [Presentation] Analysis of rhizosphere effects using a metagenomic approach. (2007)
  • Author(s): Unno, Y.
  • Organizer: 7th International Workshop on Advanced Genomics
  • Place of Presentation: 東京国際フォーラム(千代田区)
  • Year and Date: 2007-11-28
• [Presentation] Overexpression ofLASAP2 gene for secretory acid phosphatase of white lupin improves P uptake and growth of tobacco plants. (2007)
  • Author(s): Wasaki, J.
  • Organizer: International Symposium on Plant Science for Biomass and Food Production in Acid Soil -Recent advances in physiology. genetics and genomics studies-
  • Place of Presentation: 北海道大学(札幌市)
  • Year and Date: 2007-09-26
• [Presentation] Comparative study of plant response to P starvation. (2007)
  • Author(s): Shinano, T.
  • Organizer: International Symposium on Plant Science for Biomass and Food Production in Acid Soil
  • Place of Presentation: 北海道大学(札幌市)
  • Year and Date: 2007-09-26
• [Presentation] 根圈土壌からの単離菌株を接種したArabidopsis根の挙動 (2007)
  • Author(s): 赤坂 弘
  • Organizer: 植物微生物研究会
  • Place of Presentation: 鹿児島大学(鹿児島市)
  • Year and Date: 2007-09-20
• [Presentation] 土壌細菌の増殖に対するGellan微量添加の影響. (2007)
  • Author(s): 赤坂 弘
  • Organizer: 日本微生物生態学会
  • Place of Presentation: 愛媛大学(松山市)
  • Year and Date: 2007-09-16
• [Presentation] Plant growth promotion mechanism of Burkholderia sp. Flapl analyzed by using gnotobiotic water culture system. (2007)
  • Author(s): Unno, Y.
  • Organizer: Rhizospheie 2
  • Place of Presentation: モンペリエ(フランス)
  • Year and Date: 2007-08-30
• [Presentation] Comparative transcriptomic analysis under phosphorus deficiency among three model plants (2007)
  • Author(s): Choi, S.J.
  • Organizer: Rhizosphere 2
  • Place of Presentation: モンペリエ(フランス)
  • Year and Date: 2007-08-30
• [Presentation] Microbial diversity and function of the rhizosphere of white lupin are different among nutrient conditions. (2007)
  • Author(s): Wasaki, J.
  • Organizer: Rhizosphere 2
  • Place of Presentation: モンペリエ(フランス)
  • Year and Date: 2007-08-28
• [Presentation] The effects of soil microorganisms on the formation of cluster roots in white lupin. (2007)
  • Author(s): Yamamura, T.
  • Organizer: Rhizosphere 2
  • Place of Presentation: モンペリエ(フランス)
  • Year and Date: 2007-08-28
• [Presentation] Trial for root exudates proteome. (2007)
  • Author(s): Tokutake, S.
  • Organizer: Rhizosphere 2
  • Place of Presentation: モンペリエ(フランス)
  • Year and Date: 2007-08-27
• [Presentation] ホワイトルーピンが土壌微生物にあたえる根圈効果の解析に向けたメタゲノム的アプローチ. (2007)
  • Author(s): 海野 佑介
  • Organizer: 日本土壌肥料学会
  • Place of Presentation: 東京農業大学(世田谷区)
  • Year and Date: 2007-08-24
• [Presentation] リン欠乏条件下の3種モデル植物を用いた比較トランスクリプトーム解析. (2007)
  • Author(s): 崔 祥子
  • Organizer: 日本土壌肥料学会
  • Place of Presentation: 東京農業大学(世田谷区)
  • Year and Date: 2007-08-24
• [Presentation] シロバナルーピン由来根分泌性酸性ホスファターゼ遺伝子導入による植物の有機態リンの獲得能の強化. (2007)
  • Author(s): 和崎 淳
  • Organizer: 日本土壌肥料学会
  • Place of Presentation: 東京農業大学(世田谷区)
  • Year and Date: 2007-08-22
• [Presentation] Ion-profile variations of Lotus japonicus wild lines under 9 elements treatment in subtoxic levels. (2007)
  • Author(s): Zheng, C.
  • Organizer: 日本土壌肥料学会
  • Place of Presentation: 東京農業大学(世田谷区)
  • Year and Date: 2007-08-22
• [Presentation] Differentiated functions of acid phosphatases in white lupin plants are suggested from expression analysis. (2007)
  • Author(s): Wasaki, J.
  • Organizer: Plant Biology & Botany 2007 Joint Congress
  • Place of Presentation: シカゴ(アメリカ)
  • Year and Date: 2007-07-09
• [Presentation] Analysis of OsPIl, rice non-coding RNA responsible for phosphate deprivation. (2007)
  • Author(s): Nishiyama, T.
  • Organizer: Plant Biology & Botany 2007 Joint Congress
  • Place of Presentation: シカゴ(アメリカ)
  • Year and Date: 2007-07-09
• [Presentation] Rhizobacterial diversity of white lupin was modified by type of soils, nutrient conditions and developmental stages of root. (2007)
  • Author(s): Wasaki, J.
  • Organizer: 9th Symposium on Bacterial Genomics and Ecology
  • Place of Presentation: ヴェルニゲローデ(ドイツ)
  • Year and Date: 2007-06-24
• [Presentation] Characteristics nitrogen fixing bacterial communities and structural members from rhizosphere soil of several plants. (2007)
  • Author(s): Akasaka, H.
  • Organizer: 9th Symposium on Bacterial Genomics and Ecology
  • Place of Presentation: ヴェルニゲローデ(ドイツ)
  • Year and Date: 2007-06-24
• [Presentation] Using a metagenomic approach to analyze on microbial community of rhizosphere soil. (2007)
  • Author(s): Unno, Y.
  • Organizer: 9th Symposium on Bacterial Genomics and Ecology
  • Place of Presentation: ヴェルニゲローデ(ドイツ)
  • Year and Date: 2007-06-24
• [Book] Book of International Biomicrocosmos Workshop - for the Enhancement of Rhizosphere Research, 2005 (2006)
  • Author(s): Wasaki, J., Shinano, T., Akasaka, H., Watanabe, J., Tanaka, Y., Osaki, M.(編著)
  • Total Pages: 100
  • Publisher: Sustainable and Safe Food Production' Project
• [Book] Plant Nutrition. -for Food Security, Human Health and Environmental Protection. Eds. Li C, et al. (p.76-77,154-155,212-213,456-457,826-827に掲載) (2005)
  • Author(s): Wasaki, J.
  • Total Pages: 1207
  • Publisher: Tsinghua University Press
• [Book] Rhizosphere 2004-Perspectives and Challenges-A Tribute to Lolenz Hiltner. Eds. Hartmann A, et al. (p.92,93,189,207に掲載) (2005)
  • Author(s): Wasaki, J.
  • Total Pages: 333
  • Publisher: GSF-Forschungszentrum
• [Patent(Industrial Property Rights)] 植物栽培方法および植物栽培装置 (2005)
  • Inventor(s): 和崎 淳, 他5名
  • Industrial Property Rights Holder: 北海道大学
  • Industrial Property Number: 2005-298756
  • Filing Date: 2005