ムギネ酸類及びニコチアナミンを介した植物の鉄欠乏シグナル感知機構の解明
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20K05777
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 38010:Plant nutrition and soil science-related
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| Research Institution | Meiji Gakuin University |
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Principal Investigator |
野副 朋子 明治学院大学, 教養教育センター, 准教授 (90590208)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2024: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2023: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2022: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2021: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
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| Keywords | 鉄 / ムギネ酸類 / タルホコムギ / イネ科植物 / 石灰質土壌 / 鉄欠乏 / ニコチアナミン / ムギネ酸 / 植物 |
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| Outline of Research at the Start |
ムギネ酸類やニコチアナミン（NA）は植物が土壌中の難溶性三価鉄を吸収して、体内の必要な部位に輸送するために必要な鉄キレーターである。ムギネ酸類やNAの合成量は植物の鉄欠乏耐性能と正の相関があり、鉄欠乏シグナルの発生にも関与していることが見出されている。ムギネ酸類やNAを介した、植物の鉄欠乏感知機構を明らかにし、遺伝子組換え技術を用いずに作物の鉄欠乏による生育阻害を改善する新しい戦略の構築を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
パンコムギのDゲノムの提供親である、タルホコムギ42系統の鉄欠乏に対する生理的な応答を解析するため、鉄欠乏タルホコムギ最新葉のクロロフィル含量、葉の必須微量金属（鉄、マンガン、亜鉛、銅）の含有量、根における25種のケイ皮酸アミド類、2種類のファイトアレキシン、そして根からのムギネ酸類分泌量を測定した。いずれにおいても、品種間があることを見出した。42系統のタルホコムギはいずれもムギネ酸類として主にデオキシムギネ酸（DMA）を根から分泌していることを見出した。いくつかの系統で、他には見られないピークが検出されたが、DMAのピークの方がいずれも大きかった。さらに、分析したフェニルアミド類のうち、15種のケイ皮酸アミド類、2種類のファイトアレキシンがタルホコムギにおいて合成されていることを見出した。葉の鉄含有量と、クロロフィル含量、葉の亜鉛、銅、マンガン含量は正の相関があり、根からのDMA分泌量とは負の相関があった。イネにおいて、クロロフィル含量は植物が鉄欠乏になるほど小さくなり、DMA分泌量は増加することが報告されていることから、タルホコムギの系統間で、鉄欠乏感受性に差がある可能性が示唆された。さらに、葉の鉄含量はクマリン酸やフェルラ酸、2種類のファイトアレキシンと正の相関があることを見出した。クマリン酸やフェルラ酸を含むケイヒ酸類を前駆体として生成するクマリン類は、植物の鉄の取り込みと植物体内の鉄の移行に関与していることが示されている。また、フェルラ酸は鉄毒性に対する抗酸化作用を示すことが報告されている。さらに、ファイトアレキシン合成が鉄関連転写因子により正に制御されることが最近報告された。タルホコムギにおいてもこれらのフェニルアミド類が鉄恒常性維持に関与していると考えられた。さらなる解析により、鉄栄養を向上しうる遺伝子座を持つタルホコムギ系統が見出せると期待される。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
2022年2月に出産をしたため。出産後、産休で復帰したが、保育園に常時入所できなかったため、長時間必要な実験を進めることができなかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
タルホコムギの系統数を増やして解析を行うことで、新規鉄栄養関連遺伝子の同定を行う。
OsNAS2-GFPイネの葉及び根より全タンパク質を抽出し、抗GFP抗体を用いた免疫沈降法により、OsNAS2-GFPに結合するタンパク質を単離し、プロテオーム解析により同定する。
OsNAS2-GFPイネ及びAtNAS1-GFP分裂酵母にTOM1-mCherry及びENA1-mCherryを導入して、蛍光の共局在を観察する。AtNAS1-GFP分裂酵母を用いて、15 N-NAに加えて15 N-DMAを合成する。さらに15 N-NA及び15 N-DMAをカラムクロマトグラフィーにより精製し、OsNAS2-GFPイネ、分裂酵母への吸収実験に用いる。二次元高分解能二次イオン質量分析装置(high lateral resolution secondary ion mass spectrometer, NanoSIMS)を用いて15 Nの組織及び細胞内局在を可視化することでDMA・NAと鉄の植物体内・細胞内動態を分析する。
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Report
(3 results)
Research Products
(7 results)
