植物の根におけるアンモニウム検知機構の解明

• Project/Area Number: 21570055
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Plant molecular biology/Plant physiology
• Research Institution: The Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 高橋 秀樹 The Institute of Physical and Chemical Research, 研究員 (00333302)
• Project Period (FY): 2009 – 2011
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2011)
• Budget Amount: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2011: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2010: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000); Fiscal Year 2009: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
• Keywords: 植物 / 環境 / 発生・分化 / 窒素 / 代謝

Research Abstract

窒素センシングと根の生長制御のメカニズムの研究は、窒素代謝研究の重要な研究課題の一つである。窒素検知機構に関する研究は浅く、硝酸イオン検知機構については、硝酸イオントランスポーターNRT1.1が根の伸長を促進する硝酸イオンセンサーとして機能することが示唆されているが、アンモニウム検知機構に関する知見は皆無である。本研究では、アンモニウムの吸収と同化を行うアンモニウムトランスポーター(AMT)とグルタミン合成酵素(GS)に着目し、これらの輸送体および酵素のアンモニウム検知機構への直接的な寄与、さらには、アンモニウム同化機能の欠損がアンモニウム検知機構に及ぼす影響について検証する。
本年度は、アンモニウムによる側根数と側根密度の増加とオーキシン応答の関連性について解析した。アンモニウムを窒素源とする条件では側根密度が増加する。この表現型は培地にオーキシンを添加することでさらに顕著に観察された。根で発現するアンモニウムトランスポーターの四重変異株(amt1;1 amt1;2 amt1;3 amt2;1)では、側根密度のオーキシン応答性が緩和された。これらの結果から、AMTを介するアンモニウム応答とオーキシン応答の関連性が示唆された。また、本年度は、野生型株とamt'四重変異株を用いてトランスクリプトーム解析を行い、アンモニウムによる側根密度の増加に相関して発現量が増加または減少する遺伝子群を多数見出した。今後、これらの遺伝子のT-DNA挿入変異株を用いて、アンモニウムによる側根形成機構の詳細を解析する。

Research Products

• [Presentation] Localized ammonium supply increases lateral root branching (2010)
  • Author(s): Joni Lima, Soichi Kojima, Hideki Takahashi, Nicolaus von Wiren
  • Organizer: Nirogen2010-1st International Symposium on the Nitrogen Nutrition of Plants
  • Place of Presentation: 愛知県犬山市
• [Presentation] CLE-CLAVATA1 signaling pathway regulates lateral root development in Arabidopsis thaliana (2010)
  • Author(s): Takao Araya, Juliarni Wibowo, Mayu Miyamoto, Akinori Suzuki, Hideki Takahashi
  • Organizer: Nirogen2010-1st International Symposium on the Nitrogen Nutrition of Plants
  • Place of Presentation: 愛知県犬山市
• [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: 熊本市、熊本県
• [Presentation] Nitrogen-regulated transcription factor, AGL21, controls lateral root development in Arabidopsis (2009)
  • Author(s): Suzuki A, Miyamoto, M.Forde, B.G., Takahashi H.
  • Organizer: 20th International Conference on Arabidopsis Research
  • Place of Presentation: 20th International Conference on Arabidopsis Research
• [Patent(Industrial Property Rights)] Arabidopsis AGAMOUS-LIKE 21 positively regulates lateral root growth at low rates of nitrogen supply (2009)
  • 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