維管束鞘細胞と維管束柔細胞によるNa+排出・蓄積能力と耐塩性との関連性の解明
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21H02175
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 39020:Crop production science-related
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| Research Institution | Kindai University |
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Principal Investigator |
山根 浩二 近畿大学, 農学部, 教授 (50580859)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大井 崇生 名古屋大学, 生命農学研究科, 助教 (60752219)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥17,810,000 (Direct Cost: ¥13,700,000、Indirect Cost: ¥4,110,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2021: ¥10,790,000 (Direct Cost: ¥8,300,000、Indirect Cost: ¥2,490,000)
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| Keywords | イネ / 三次元構造解析 / 塩ストレス / 維管束鞘細胞 / 維管束柔細胞 / 三次元再構築 / 耐塩性 / 電子顕微鏡 / 3次元構造 |
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| Outline of Research at the Start |
葉肉細胞へのナトリウム(Na+)の流入抑制能力が、葉の塩ストレス障害に対するNa+の閾値を決定すると推察されるが、細胞レベルでのNa+の閾値の実態は不明である。本研究では、ATP生産能があり(葉緑体やミトコンドリアを含む)、Na+の蓄積が可能な大きな液胞を有する維管束鞘細胞と維管束柔細胞に着目し、Na+の局在、三次元構造解析によるNa+輸送に関わる膜タンパク質の三次元分布とオルガネラ膜接触との関係を調査する。塩感受性品種の日本晴と耐塩性品種のPokkalliを比較し、Pokkalliの葉の耐塩性は、両細胞による葉肉細胞へのNa+流入抑制能力が高いためであることを明らかにする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
イネの塩感受性である日本晴と耐塩性品種であるPokkaliを用いて実験を行った。対照区と100 mMのNaClストレスを4日間処理した区において、それぞれの品種の葉を固定して150 nm間隔で1000枚程度の連続切片を作製した。切片の作製には、異なる3個体の葉を固定したブロックを用い、各ブロックから2細胞ずつ撮影して6反復として実験を行った。その結果、維管束の柔細胞に関しては、両品種とも道管との間に常に二次壁が発達している柔細胞と、道管との間に部分的に二次壁の肥厚が見られない細胞で構成されていた。両細胞内に存在する細胞小器官としてはミトコンドリアが多くを占めており、道管との間に二次壁が発達している細胞と、二次壁の肥厚が部分的に見られない細胞における体積率は、それぞれ3～5%、5～10%程度であった。二次壁が部分的に見られない細胞でのミトコンドリアの体積率は非常に高く、多量のエネルギーを作り出すことで物質の出入りに密接に関与していることが示唆された。塩ストレスを処理すると、両品種とも維管束の柔細胞に顕著な変化はなかった。維管束鞘細胞に着目すると、Pokkaliでは塩ストレス処理を行っても、細胞内に含まれる細胞小器官に顕著な違いは観察されなかったが、日本晴の維管束鞘細胞において、ミトコンドリアの数が3倍程度に増加して体積率が増加することが観察された。PokkaliではNaの地上部への移行を根で抑制する機構が存在するが、日本晴のような塩感受性品種ではNaなどの塩を地上部に過剰に蓄積してしまうため、地上部に移行した塩を葉肉細胞など感受性の強い細胞に蓄積させないようにするため、維管束鞘細胞においてミトコンドリアで多量のエネルギーを作り出して、塩を蓄積させる機構が存在することが示唆された。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(3 results)
Research Products
(3 results)
