植物の根における高解像度な元素濃度分布および遺伝子発現マップの作成

• Project/Area Number: 20K21264
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 38:Agricultural chemistry and related fields
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 神谷 岳洋 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 准教授 (40579439)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 鈴木 道生 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 教授 (10647655)
• Project Period (FY): 2020-07-30 – 2024-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000); Fiscal Year 2021: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2020: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
• Keywords: 細胞層 / 根 / イオノーム

Outline of Research at the Start

独立栄養生物である植物は、土壌から無機栄養を吸収している。根は複数の細胞層からなり、個々の性質が異なる細胞層が協調する事により栄養の吸収が行われているが、細胞層別の栄養吸収における寄与や機能は不明である。そこで本研究では、植物根の細胞層を単離する方法を確立し、イオノームおよびトランスクリプトームを行うことにより、根の高解像度な元素及びトランスクリプトームのマップを作成し、細胞層の栄養吸収における機能を明らかにする。

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、植物の根の各細胞層を単離する簡便な方法を確立し、細胞層ごとの遺伝子発現量と元素濃度の分布を図示することを目的としている。
昨年度に引き続き、根の細胞層特異的にストレプトタグ付き（コンストラクトはシグナル配列、細胞膜一回 膜貫通ドメイン、蛍光タンパク質（mCherry)）遺伝子を形質転換した植物の作成を進めた。これまでに、恒常的発現二種類、細胞層特異的発現三種類を作成し、全てについて独立した２０系統を鉢上げして種をとり、抗生物質耐性により分離比を確認、3:1分離する系統を複数得ている。現在、これらのうち、耐性株を鉢上げし、種子の収穫を待っている。
形質転換植物のホモ系統を確立と並行して、作成したタグ付きコンストラクトが植物体内で機能する検討を開始した。植物からプロトプラストを単離し、恒常的に発現するプラスミドを導入し、mCherryの蛍光を確認した。このプラスミドを導入したプロトプラスを用いて、ストレプトタグに結合するアビジンを用いた精製条件の確立を進めた。プロトプラストを破壊しないようなバッファー組成を決定することができた。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

昨年と同様、一部ホモ系統の確立が遅れているため。

Strategy for Future Research Activity

これまでは全ての系統が出揃ってから実験を開始することを予定していたが、間に合わないため、作成できた系統から実験を開始する。また、当初の予定であった元素濃度と発現解析の両方を行うことが難しいため、発現解析のみを行い、本技術の有効性を示す予定である。