Project/Area Number |
21K05333
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Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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Allocation Type | Multi-year Fund |
Section | 一般 |
Review Section |
Basic Section 38010:Plant nutrition and soil science-related
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Research Institution | National Institute for Basic Biology |
Principal Investigator |
栂根 美佳 基礎生物学研究所, 細胞動態研究部門, 特任研究員 (90625592)
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Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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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 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
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Keywords | 栄養応答 / 窒素栄養 / 側根 / 全身制御 |
Outline of Research at the Start |
硝酸による根系成長は根で起こる局所的な反応だけでなく、全身的な硝酸シグナル伝達経路によって制御されている。また、マメ科植物が形成する根粒の数は、根粒菌の感染によって誘導される全身的なシグナル伝達経路で調節されている。 これまで側根と根粒の数は異なる経路で制御されていると考えられてきたが、ミヤコグサは過剰な側根の形成を抑制するのに、根粒数を調節する経路の一部を利用していることが明らかとなった。本研究では、ミヤコグサの側根形成を抑制する硝酸シグナル伝達経路に関わる因子を同定し、植物が環境に応じて、どうのように伝達経路を使い分けているのかを明らかにする。
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Outline of Annual Research Achievements |
植物は土壌中の窒素栄養の量や分布に応じて根系成長(根の数と伸長)を変化させる。これまでに、シロイヌナズナやマメ科植物など被子植物を用いた研究から、硝酸による根系成長は根で起こる局所的な反応だけでなく、全身的な硝酸シグナル伝達経路によって制御されていることが明らかとなっている。本研究では、全身的な硝酸シグナル伝達経路に関わる分子機構の解明を目的とする。また、植物が進化の過程でどのように全身的シグナル伝達経路を獲得したのかを理解する事を目指す。 被子植物の系成長は硝酸濃度依存的に促進され、高濃度の硝酸によって抑制される。これまでの研究から、全身的な硝酸シグナル伝達経路には地上部で機能するCLV1受容体と、根で発現して地上部へと輸送されるCLEペプチドが関わっていることが明らかにされている。CLEペプチドの発現は硝酸濃度依存的に誘導されるが、その濃度は植物種によって異なっている。コケ植物のゼニゴケ(Marchantia polymorpha)は仮根と呼ばれる器官を発達させるが、これは単細胞の器官であり被子植物の根とは構造が異なる。これまでに申請者は仮根の伸長が硝酸応答性を示すこと、Tak-1(雄株)がTak-2(雌株)より顕著な仮根伸長応答性を示すことを明らかにした。寒天培地で栄養成長させたゼニゴケと比較して、遠赤色光の照射によって生殖成長に移行したゼニゴケがより仮根伸長を示したことから栽培条件の検討を行った。また効率的に仮根長を測定することができる栽培方法の確立を行った。本実験では窒素濃度を調節できるガンボーグB5培地をベースにゼニゴケの生殖成長への移行を試みたが生殖枝を誘導することができなかった。
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Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
効率的な形態測定方法を確立するために植物の栽培条件の変更(非無菌土壌栽培)を試みたが、カビの繁殖等により植物が枯死し生育条件の検討に時間を要したため。
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Strategy for Future Research Activity |
硝酸は植物の生育に必須な栄養素の窒素源である。被子植物が硝酸を効率的に吸収するメカニズムとして、CLV1-CLEを介した全身制御的な硝酸シグナル伝達機構の解析が世界的に進められている。CLV1-CLEは植物進化の過程で保存されているが、コケ植物がその起源であると考えられている。CLE遺伝子はゼニゴケで8遺伝子、シロイヌナズナで32遺伝子同定されている。ゼニゴケにおけるCLV1-CLEを介した全身的な硝酸シグナル伝達機構を解明することにより、植物におけるCLV1-CLE伝達機構の普遍性と進化を明らかにすることができる。今後はゼニゴケのCLV1、CLEの変異体系統を作出している研究グループと共同研究を行うことによって、効率的に研究を推進していく予定である。
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