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Molecular analysis of toxic metal detoxification in the root apical meristem

Research Project

Project/Area Number 18K05377
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 38010:Plant nutrition and soil science-related
Research InstitutionKitasato University

Principal Investigator

Uraguchi Shimpei  北里大学, 薬学部, 講師 (20638837)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Keywords有害金属 / 根端メリステム / ファイトケラチン / cad1-3 / 細胞周期 / オーキシン / シロイヌナズナ / 根端分裂組織 / 有害元素 / DNA損傷 / メリステム / 細胞型 / 植物 / 細胞毒性
Outline of Final Research Achievements

The study examined the effects of different toxic metals on root apical meristems using Arabidopsis as the model plant. We first optimized the agar plate conditions for the metal toxicity phenotyping. We then demonstrated that phenyl-mercury is detoxified through AtPCS1-mediated pathway as like inorganic-mercury. AtPCS1 is predominantly expressed in epidermal cells of the root, suggesting that the cell type plays a major role in detoxification of various toxic metals. In contrast, possible molecular targets of metal toxicity are likely to differ among metal species and chemical forms: among cell cycle and cell division disturbance was suggested and auxin distribution defect was suggested as its upstream target.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

土壌中の有害元素は,植物の生育や農業生産を阻害する要因である。有害元素に対する植物の耐性メカニズムの理解はある程度進んだ一方で,根の発達と伸長を制御する根端分裂組織における高い解像度での有害元素の毒性と耐性に関する研究はほとんど見られない。本研究は,モデル植物であるシロイヌナズナの根端メリステム(分裂組織)に着目し,有害元素の無毒化に関わる細胞型を同定し,さらに毒性のターゲットの解明を分子レベルで進めた。本研究をさらに発展させていくことで,世界の不良土壌での農業生産の改善や,植物を用いた環境保全技術への応用が期待できる。

Report

(4 results)
  • 2020 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2021 2020 2019 2018 Other

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

  • [Int'l Joint Research] バイロイト大学(ドイツ)

    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Journal Article] Selection of Agar Reagents for Medium Solidification Is a Critical Factor for Metal (loid) Sensitivity and Ionomic Profiles of Arabidopsis thaliana.2020

    • Author(s)
      Uraguchi S, Ohshiro Y, Otsuka Y, Tsukioka H, Yoneyama N, Sato H, Hirakawa M, Nakamura R, Takanezawa Y, Kiyono M.
    • Journal Title

      Frontiers in Plant Science

      Volume: 11 Pages: 503-503

    • DOI

      10.3389/fpls.2020.00503

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] リアルタイム PCR を用いたシロイヌナズナの DNA 損傷定量法の開発2021

    • Author(s)
      浦口晋平,田丸夏帆,鈴木真帆,大城有香,中村亮介,高根沢康一,清野正子
    • Organizer
      第62回日本植物生理学会年会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 根端分裂組織の細胞周期に及ぼす有害元素ストレスの影響2020

    • Author(s)
      浦口晋平,大城有香,佐藤遼,平川桃子,羽貝知洸,田丸夏帆,中村亮介,高根沢康一,清野正子
    • Organizer
      第61回日本植物生理学会年会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] ファイトケラチン担持ビーズを用いたファイトケラチンの金属結合性の定量解析2019

    • Author(s)
      浦口晋平,長井賢一郎,成瀬史惟,曽根有香,中村亮介,高根沢康一,清野正子
    • Organizer
      日本土壌肥料学会2019年度静岡大会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 根端分裂組織の重金属耐性におけるAtPCS1の役割2019

    • Author(s)
      浦口晋平,曽根有香,大塚 裕登,大森彩加,Arunee Wongkaew,大津(大鎌)直子,中村亮介,高根沢康一,Stephan Clemens, 清野正子
    • Organizer
      日本植物生理学会2019年度大会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] シロイヌナズナの有害元素応答の解析に適した寒天試薬の検討2018

    • Author(s)
      浦口 晋平, 曽根 有香, 大塚 裕登, 中村 亮介, 高根沢 康一, 清野 正子
    • Organizer
      日本土壌肥料学会2018年度神奈川大会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] AtPCS1はシロイヌナズナにおいてフェニル水銀ストレスの緩和に必須である2018

    • Author(s)
      大塚 裕登, 浦口 晋平, 曽根 有香, 中村 亮介, 高根沢 康一, 大津 直子 , Stephan Clemens, 清 野 正子
    • Organizer
      日本土壌肥料学会2018年度神奈川大会
    • Related Report
      2018 Research-status Report

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Published: 2018-04-23   Modified: 2022-01-27  

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