生殖成長、形態形成および種子成熟に関わる金属栄養の研究

• Project/Area Number: 18780044
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Plant nutrition/Soil science
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 高橋 美智子 The University of Tokyo, 大学院・農学生命科学研究科, 特任助教 (90345182)
• Project Period (FY): 2006 – 2007
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2007)
• Budget Amount: ¥3,600,000 (Direct Cost: ¥3,600,000); Fiscal Year 2007: ¥1,600,000 (Direct Cost: ¥1,600,000); Fiscal Year 2006: ¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000)
• Keywords: 植物 / 発生・分化 / 発現制御 / 金属栄養 / ストレス

Research Abstract

鉄、亜鉛、銅、などの金属元素は動植物の生育にとって必須である。特に生殖成長や胚発生時の形態形成にはこれらの金属元素が重要な役割を果たすと考えられる。本研究は植物における金属栄養と生殖成長、形態形成および種子成熟との関わりを明らかにすることを目的とした。具体的には、鉄、亜鉛、銅などの金属元素と生殖成長や種子の成熟とを結ぶ物質と考えられる金属キレーター、ニコチアナミンに焦点をあて、生殖器官への金属元素の輸送システムを探るとともに、輸送後の細胞内における金属元素の制御機構を明らかにすることを目的とした。本年度はイネの生殖器官および未成熟種子への金属輸送機構の解明を中心に解析を行った。プロモーターGUS遺伝子導入イネを用いた実験により、ニコチアナミン金属錯体を輸送すると考えられるトランスポーター遺伝子ファミリーが生殖成長期および種子成熟期に発現していることおよびそれらの遺伝子発現の局在が明らかとなった。また、その他の金属イオンのトランスポーターも生殖成長期に発現していることが明らかになった。ニコチアナミンを合成するニコチアナミン合成酵素遺伝子の発現の増加および発現の局在も明らかになった。上記のトランスポーターおよびニコチアナミン合成酵素遺伝子のいずれも胚発生の初期段階から発現しており、種子成熟期には胚および背側の維管束で共通して発現がみられた。これらの結果はイネの生殖成長期および種子成熟期におけるニコチアナミンおよび金属の重要性を示唆した。

Research Products

• [Journal Article] □Identification and localisation of the rice nicotianamine aminotransferase gene OsNAAT1 expression suggests the site of phytosiderophore synthesis in rice.□ (2008)
  • Author(s): Inoue H
  • Journal Title: .□Plant Molecular Biology 66 Pages: 193-203
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] □Deoxymugineic acid increases Zn translocation in Zn-deficient rice plants. (2008)
  • Author(s): Suzuki M
  • Journal Title: Plant Molecular Biology (in press)(掲載確定)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The rice bHLH protein OsIRO2 is an essential regulator of the genes involved in Fe uptake under Fe-deficient conditions.□ (2007)
  • Author(s): Ogo Y
  • Journal Title: The Plant Journal 51 Pages: 366-377
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Mutational reconstructed ferric chelate reductase confers enhanced tolerance in rice to iron deficiency in calcareous soil.□ (2007)
  • Author(s): Ishimaru Y
  • Journal Title: Proseedings of ghe National Academy of Sciences of the United States of America 104 Pages: 7373-7378
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Overexpression of the OsZIP4 zinc transporter confers disarrangement of zinc distribution in rice plants.□ (2007)
  • Author(s): lshimaru Y
  • Journal Title: Journal of Experimental Botany 58 Pages: 2909-2915
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The transcription factor IDEF1 regulates the response to and tolerance of iron de ficiency in plants.□ (2007)
  • Author(s): Kobayashi T
  • Journal Title: .□Proseedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 104 Pages: 19150-19155
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The expression of iron homeostasis-related genes during rice germination.□ (2007)
  • Author(s): Nozoye T
  • Journal Title: Plant Molecular Biology 64 Pages: 35-47
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Highly sensitive quantitative analysis of nicotianamine using LC/ESI-TOF-MS with an internal standard. (2007)
  • Author(s): Wada Y, Yamaguchi I, Takahashi M, Nakanishi H, Mori S, Nishizawa NK
  • Journal Title: Bioscience, Biotechnology and Biochemistry (in press)
  • NAID: 10027511538
• [Journal Article] The expression of iron homeostasis-related genes during rice germination. (2007)
  • Author(s): Nozoye T, Inoue H, Takahashi M, Ishimaru Y, Nakanishi H, Mori S, Nishizawa NK
  • Journal Title: Plant Molecular Biology (in press)
• [Journal Article] Cloning and Characterization of Deoxymugineic Acid Synthase Genes from Graminaceous Plants. (2006)
  • Author(s): Bashir K, Inoue H, Nagasaka S, Takahashi M, Nakanishi H, Mori S, Nishizawa NK
  • Journal Title: Journal of Biological Chemistry 281 Pages: 32395-32402
  • NAID: 130006987060
• [Journal Article] Biosynthesis and secretion of mugineic acid family phytosiderophores in zinc-deficient barley. (2006)
  • Author(s): Suzuki M, Takahashi M, Tsukamoto T, Watanabe S, Matsuhashi S, Yazaki J, Kishimoto N, Kikuchi S, Nakanishi H, Mori S, Nishizawa NK
  • Journal Title: The Plant Journal 48 Pages: 85-97
• [Journal Article] Isolation and characterization of IRO2, a novel iron-regulated bHLH transcription factor in graminaceous plants. (2006)
  • Author(s): Ogo Y, Nakanishi Itai, R, NaKanishi H, Inoue H, Kobayashi T, Suzuki M, Takahashi M, Mori S, Nishizawa NK
  • Journal Title: Journal of Experimental Botany 57 Pages: 2867-2878
• [Journal Article] Metabolic engineering of Saccharomyces cerevisiae producing nicotianamine : Potential for industrial biosynthesis of a novel antihypertensive substrate. (2006)
  • Author(s): Wada Y, Kobayashi T, Takahashi M, Nakanishi H, Mori S, Nishizawa NK
  • Journal Title: Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry 70 Pages: 1408-1415
  • NAID: 10018530114
• [Presentation] イネ種子発芽時における鉄栄養研究に関する研究 (2008)
  • Author(s): 野副朋子
  • Organizer: 日本農芸化学会2008年度大会
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2008-03-28
• [Presentation] 種子成熟および発芽過程における金属元素の輸送 (2008)
  • Author(s): 高橋美智子
  • Organizer: 第49回日本植物生理学会
  • Place of Presentation: 札幌
  • Year and Date: 2008-03-21
• [Presentation] TRANSPORT AND DISTRIBUTION OF METALS IN RICE SEEDS (2007)
  • Author(s): 高橋美智子
  • Organizer: ISM2007
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2007-11-30
• [Presentation] イネ種子における金属分布と金属輸送 (2007)
  • Author(s): 高橋美智子
  • Organizer: 日本土壌肥料学会年会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2007-08-24