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窒素代謝産物及び炭酸同化産物の植物体内輸送を調節する新奇転写因子の探索と解析

Research Project

Project/Area Number 20053018
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Biological Sciences
Research InstitutionThe Institute of Physical and Chemical Research

Principal Investigator

高橋 秀樹  The Institute of Physical and Chemical Research, 基礎代謝研究チーム, チームリーダー (00333302)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 鈴木 昭徳  , 基礎代謝研究チーム, 特別研究員 (20415194)
Project Period (FY) 2008 – 2009
Project Status Completed (Fiscal Year 2009)
Budget Amount *help
¥3,700,000 (Direct Cost: ¥3,700,000)
Fiscal Year 2009: ¥1,800,000 (Direct Cost: ¥1,800,000)
Fiscal Year 2008: ¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Keywords植物 / ゲノム / 環境応答 / 代謝調節 / 転写制御
Research Abstract

植物による無機窒素および炭酸ガスの同化は、地球上のバイオマスの生産を支える中心的な代謝プロセスである。近年、栄養元素の吸収に働くトランスポーターに関する研究の進展が著しいが、窒素(N)や炭素(C)の利用効率を左右する植物体内物質輸送系の制御因子に焦点をあてた研究は未開拓の分野である。本課題では、C/N代謝産物(糖、糖リン酸、有機酸、アミノ酸、硝酸イオン、アンモニウムなど)の蓄積や植物体内輸送システムの制御機構を明らかにすることを目的として研究を行った。
C/N代謝経路において炭素代謝流束に最も大きな影響を及ぼすデンプンの生合成と分解過程に着目してトランスクリプトーム・データ解析を行い、デンプン合成酵素starch synthase IV (SS4)と遺伝子発現の相関が高いC2H2-zinc finger型転写因子を見出した。SS4は明条件の後期にmRNA発現量が増加しデンプン顆粒形成で重要な役割を果たすデンプン合成酵素である。SS4と遺伝子発現が相関するC2H2型転写因子のT-DNA及びトランスポゾン挿入変異体では、長日条件、短日条件いずれの場合においても、SS4の発現誘導が抑制されていた。同転写因子のT-DNA及びトランスポゾン挿入変異体では、野生型株と比較してデンプン含量に顕著な差は見られなかったが、TCAサイクル及び光呼吸系の代謝産物量が増加することが分かった。
本研究では硝酸イオントランスポーターNRT2.1の発現制御に関わる転写因子についても機能解析を進めた。転写因子遺伝子破壊株コレクションの中からNRT2.1発現量が増加する系統をスクリーニングし、AUXIN RESPONCE FACTOR7(ARF7)の変異株を単離した。arf7変異株では野生型株と比較して側根数が減少する。arf7変異株におけるNRT2.1発現量の増加は窒素吸収量を維持するための応答と考えられる。

Report

(2 results)
  • 2009 Annual Research Report
  • 2008 Annual Research Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2010 2009 2008

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (6 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results) (of which Overseas: 1 results)

  • [Journal Article] Regulation of sulfate transport and assimilation in plants2010

    • Author(s)
      Takahashi, H.
    • Journal Title

      The International Review of Cell and Molecular Biology (in press)

    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Journal Article] Transcriptome profiling identifies a common regulatory module for co-regulation of carbon and nitrogen assimilation in Arabidopsis2009

    • Author(s)
      Ingkasuwan, P., Cheevadhanarak, S., Netraphan, S., Takahashi, H.
    • Journal Title

      The Proceedings of the International Plant Nutrition Colloquium XVI(http://escholarship.org/uc/item/88j1d24z)

    • Related Report
      2009 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Regulation of NRT2.1 nitrate transporter by auxin response factor in Arabidopsis2009

    • Author(s)
      Suzuki, A., Kuromori, T., Shinozaki, K., Takahashi, H.
    • Journal Title

      The Proceedings of the International Plant Nutrition Colloquium XVI(http://escholarship.org/uc/item/541598wh)

    • Related Report
      2009 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] AtAMT1 ; 4, a pollen-specific high-affinity ammonium transporter of the plasma membrane in Arabidopsis2009

    • Author(s)
      Yuan, L., et al.
    • Journal Title

      Plant and Cell Physiology 50

      Pages: 13-25

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  • [Presentation] 窒素栄養条件に応答して根の成長を制御するMADS-box転写因子群の機能解析2010

    • Author(s)
      鈴木昭徳、宮本摩由、Brian Forde、高橋秀樹
    • Organizer
      第51回日本植物生理学会年会
    • Place of Presentation
      熊本
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  • [Presentation] Nitrogen-regulated transcription factor, AGL21, controls lateral root development in Arabidopsis2009

    • Author(s)
      鈴木昭徳, 宮本摩由, Brian Forde, 高橋秀樹
    • Organizer
      20th International Conference on Arabidopsis Research
    • Place of Presentation
      Edinburgh, UK
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    • Author(s)
      鈴木昭徳, 他
    • Organizer
      第50回日本植物生理学会年会
    • Place of Presentation
      名古屋大学
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  • [Presentation] Transcriptional regulation of carbon and nitrogen ssimilation in plants.2008

    • Author(s)
      Takahashi, H.
    • Organizer
      China-Japan Plant Nutrition Workshop
    • Place of Presentation
      中国 北京
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    • Author(s)
      Takahashi, H., et al.
    • Organizer
      Japan-Korea Symposium "Plant Growth and Signal Transduction"
    • Place of Presentation
      理研横浜研究所
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    • Author(s)
      小島創一, 他
    • Organizer
      日本土壌肥料学会2008年大会シンポジウム
    • Place of Presentation
      名古屋市立大学
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  • [Patent(Industrial Property Rights)] Arabidopsis AGAMOUS-LIKE21 positively regulates lateral root growth at low rates of nitrogen supply2009

    • Inventor(s)
      高橋秀樹、鈴木昭徳
    • Industrial Property Rights Holder
      独立行政法人理化学研究所
    • Filing Date
      2009-09-29
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
    • Overseas

URL: 

Published: 2008-04-01   Modified: 2018-03-28  

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