Molecular mechanism of phosphate transport in arbuscular mycorrhiza

• Project/Area Number: 23780062
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Plant nutrition/Soil science
• Research Institution: Shinshu University
• Principal Investigator: SAITO Katsuharu 信州大学, 農学部, 准教授 (40444244)
• Project Period (FY): 2011 – 2013
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2013)
• Budget Amount: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2013: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2012: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2011: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
• Keywords: 共生 / 菌根 / リン酸 / ポリリン酸 / 酸性ホスファターゼ / ミヤコグサ / 電子顕微鏡

Research Abstract

Phenotype of LjPAP3 knockdown in Lotus japonicus was evaluated to elucidate the molecular mechanism of phosphate transport in arbuscular mycorrhiza. The knockdown plants were defective in phosphate uptake. Arbuscular mycorrhizal fungi colonized in the knockdown plants had much more polyphosphate than in the wild-type plants. These results suggested that LjPAP3 is involved in phosphate transport via mycorrhizal symbiosis. Polyphosphate polymerases of arbuscular mycorrhizal fungus were identified: VTC1, VTC2 and VTC4. The VTC4 generated polyphosphate from ATP.

Research Products

• [Journal Article] Vacuolar pH of living hyphae of an arbuscular mycorrhizal fungus, Gigaspora margarita (2014)
  • Author(s): Funamoto, R., K. Saito, H. Oyaizu, T. Aono and M. Saito.
  • Journal Title: Mycorrhiza Volume: . Issue: 1 Pages: 55-60
  • DOI: 10.1007/s00572-014-0588-1
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 菌根共生からみる植物栄養の新時代 (2014)
  • Author(s): 小八重善裕,東樹宏和,山本哲史,竹本大吾,江沢辰広,河原愛,荒川竜太,齋藤勝晴,中川知己
  • Journal Title: 日本土壌肥料学雑誌 Volume: (印刷中)
• [Journal Article] 草地・耕地生態系の菌根の生理生態と利用―はじめに― (2014)
  • Author(s): 齋藤勝晴
  • Journal Title: 日本草地学会誌 Volume: 59 Pages: 261-262
• [Journal Article] Isolation and phenotypic characterization of Lotus japonicus mutants specifically defective in arbuscular mycorrhizal formation. (2014)
  • Author(s): Kojima, T., Saito, K., Oba, H., Yoshida, Y., Terasawa, J., Umehara, Y., Suganuma, N., Kawaguchi, M., and Ohtomo, R.
  • Journal Title: Plant Cell Physiol. Volume: 55 Issue: 5 Pages: 928-941
  • DOI: 10.1093/pcp/pcu024
  • NAID: 120007101082
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 菌根共生からみる植物栄養の新時代 (2014)
  • Author(s): 小八重 善裕・東樹 宏和・山本 哲史・竹本 大吾・江沢 辰広・河原 愛・荒川 竜太・齋藤 勝晴・中川 知己
  • Journal Title: 日本土壌肥料学雑誌 Volume: .
• [Journal Article] 草地・耕地生態系の菌根の生理生態と利用 ―はじめに― (2014)
  • Author(s): 齋藤勝晴
  • Journal Title: 日本草地学会誌 Volume: 59 Pages: 261-262
• [Journal Article] The genome of an arbuscular mycorrhizal fungus provides insights into the oldest plant symbiosis. (2013)
  • Author(s): Tisserant, E., Malbreil, M., Kuo, A., Kohler, A., Symeonidi, A., Balestrini, R., Charron, P., Duensing, N., dit Frey, N. F., Gianinazzi-Pearson, V., Gilbert, B., Handa, Y., Herr, J., Hijri, M., Koul, R., Kawaguchi, M. et al.
  • Journal Title: Proc. Natl. Acad. Sci. Volume: 110 Issue: 50 Pages: 20117-20122
  • DOI: 10.1073/pnas.1313452110
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Inorganic polyphosphates are stored in spherites within the midgut of Anticarsia gemmatalis and play a role in copper detoxification (2012)
  • Author(s): Gomes, F. M., D. B. Carvalho, A. C. Peron, K. Saito, K. Miranda and E. A. Machado
  • Journal Title: Journal of Insect Physiology Volume: 58 Issue: 2 Pages: 211-221
  • DOI: 10.1016/j.jinsphys.2011.09.008
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] アーバスキュラー菌根菌 : 研究の最前線と土壌肥料分野への貢献 (2012)
  • Author(s): 坂本一憲,秋山康紀,林英雄,磯部勝孝,江澤辰広,菊池裕介,土方野分,俵谷圭太郎,伊豆進,齋藤勝晴
  • Journal Title: 日本土壌肥料学雑誌 Volume: 83 Pages: 216-221
• [Journal Article] アーバスキュラー菌根菌：研究の最前線と土壌肥料分野への貢献 (2012)
  • Author(s): 坂本一憲・秋山康紀・林英雄・磯部勝孝・江澤辰広・菊池裕介・土方野分・俵谷圭太郎・伊豆進・齋藤勝晴
  • Journal Title: 日本土壌肥料学雑誌 Volume: 83 Pages: 216-221
• [Journal Article] Acidocalcisomes as calcium- and polyphosphate-storage compartments during embryogenesis of the insect Rhodnius prolixus Stahl (2011)
  • Author(s): Ramos, I, F. Gomes, C. M. Koeller, K. Saito, N. Heise, H. Masuda, R. Docampo, W. de Souza, E. A. Machado and K. Miranda
  • Journal Title: PLoS One Volume: 6 Issue: 11 Pages: 27276-27276
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0027276
  • NAID: 120007101083
• [Journal Article] アーバスキュラー菌根菌との共生 (2011)
  • Author(s): 齋藤勝晴,林誠
  • Journal Title: 細胞工学 Volume: 30 Pages: 149-154
• [Presentation] 共生と生殖過程に関与する遺伝子の発現解析 (2014)
  • Author(s): 半田佳宏・川口正代司・斎藤勝晴
  • Organizer: 日本植物生理学会
  • Place of Presentation: 富山大学
• [Presentation] LjPAP3 encoding purple acid phosphatase involved in P-transfer in the plant-fungal interface of arbuscular mycorrhiza (2013)
  • Author(s): Saito, K, Osada, Y, Nakiri, K, Saito, M. and Ezawa, T
  • Organizer: 7th International Conference on Mycorrhiza (ICOM7)
  • Place of Presentation: India Habitat Centre. New Delhi, India.
• [Presentation] ウイルス誘導性遺伝子サイレンシングを用いたアーバスキュラー菌根菌の菌糸内リン酸輸送解析 (2013)
  • Author(s): 菊池裕介・内尾圭文・齋藤 勝晴・増田税・江沢辰広
  • Organizer: 日本土壌肥料学会
  • Place of Presentation: 名古屋大学
• [Presentation] 次世代シーケンサーでアーバスキュラー菌根を解析し分かったことやっぱり分からなかったこと (2013)
  • Author(s): 齋藤 勝晴
  • Organizer: 日本土壌肥料学会
  • Place of Presentation: 名古屋大学
  • Invited
• [Presentation] アーバスキュラー菌根共生のトランスクリプトーム解析 (2013)
  • Author(s): 半田佳宏・武田直也・鈴木穣・川口正代司・斎藤勝晴
  • Organizer: 日本植物学会
  • Place of Presentation: 北海道大学
• [Presentation] Phenotypic characterization of ME966 mutant required for arbuscular mycorrhizal formation in Lotus japonicus (2013)
  • Author(s): Yoshida, Y., Terasawa, J., Kojima, T., Suganuma, N., Kawaguchi, M., Ohtomo, R. Saito, K.
  • Organizer: 18th International Conference on Nitrogen Fixation
  • Place of Presentation: Phoenix Seagaia Resort Miyazaki
• [Presentation] Common symbiosis gene NUP85 affects pollen development in Lotus japonicus (2013)
  • Author(s): Sugimura, Y., Saito, K.
  • Organizer: 18th International Conference on Nitrogen Fixation
  • Place of Presentation: Phoenix Seagaia Resort Miyazaki
• [Presentation] LjPAP3 encoding purple acid phosphatase involved in P-transfer in the plant-fungal interface of arbuscular mycorrhiza (2013)
  • Author(s): Saito, K., Osada, Y., Nakiri, K., Saito, M. and Ezawa, T.
  • Organizer: 7th International Conference on Mycorrhiza (ICOM7)
  • Place of Presentation: India Habitat Centre. New Delhi, India
• [Presentation] ミヤコグサにおける根粒と菌根のRNA-seq解析 (2013)
  • Author(s): 半田佳宏・武田直也・鈴木穣・川口正代司・斎藤勝晴
  • Organizer: 植物生理学会
  • Place of Presentation: 岡山大学
• [Presentation] 菌根誘導性パープル酸性ホスファターゼのRNAi系統を用いたポリリン酸局在解析 (2012)
  • Author(s): 齋藤勝晴,名切孝介,松本忠太,齋藤雅典,江沢辰広
  • Organizer: 日本土壌肥料学会
  • Place of Presentation: 鳥取大会
  • Year and Date: 2012-09-04
• [Presentation] Localization of polyphosphate in arbuscular mycorrhizal fungus colonizing in Lotus japonicus (2012)
  • Author(s): Saito, K., Osada, Y, Nakiri, K., Nishimura, A, Matsumoto, C, Saito, M. and Ezawa, T
  • Organizer: International Society for Molecular Plant-Microbe Interactions 2012 XV International Congress
  • Place of Presentation: Kyoto
• [Presentation] Mutant screening to find genes involved in symbiotic phosphate uptake of a model legume plant, Lotus japonicus (2012)
  • Author(s): Saito, K. and Ikegami, K.
  • Organizer: 4th Japan-China-Korea Grassland Conference
  • Place of Presentation: Centrair Hall, Aichi, Japan
• [Presentation] Localization of polyphosphate in arbuscular mycorrhizal fungus colonizing in Lotus japonicus (2012)
  • Author(s): Saito, K., Osada, Y., Nakiri, K., Nishimura, A., Matsumoto, C., Saito, M. and Ezawa, T.
  • Organizer: International Society for Molecular Plant-Microbe Interactions 2012 XV International Congress
  • Place of Presentation: Kyoto, Japan
• [Presentation] RNA-seq analysis of root nodules and arbuscular mycorrhiza in Lotus japonicus and de novo transcriptome assembly of Glomus intraradices (2012)
  • Author(s): Handa, Y., Takeda, N., Suzuki, Y., Kawaguchi, M. and Saito, K.
  • Organizer: International Society for Molecular Plant-Microbe Interactions 2012 XV International Congress
  • Place of Presentation: Kyoto, Japan
• [Presentation] 菌根誘導性パープル酸性ホスファターゼのRNAi系統を用いたポリリン酸局在解析 (2012)
  • Author(s): 齋藤勝晴・名切孝介・松本忠太・齋藤雅典・江沢辰広
  • Organizer: 日本土壌肥料学会
  • Place of Presentation: 鳥取大学
• [Presentation] アーバスキュラー菌根菌におけるポリリン酸超集積 無機イオン輸送およびエネルギー供給に関わる遺伝子群の網羅的解析 (2012)
  • Author(s): 菊池裕介・谷千春・土方野分・半田佳宏・川口正代司・齋藤勝晴・江沢辰広
  • Organizer: 日本土壌肥料学会
  • Place of Presentation: 鳥取大学
• [Presentation] ミヤコグサ菌根共生特異的変異株ME2329とME778の表現型と連鎖解析 (2012)
  • Author(s): 小島知子・斎藤勝晴・大場広輔・菅沼教生・川口正代司・大友量
  • Organizer: 植物微生物研究会
  • Place of Presentation: 神戸大学
• [Presentation] ミヤコグサにおける根粒と菌根のRNA-seq解析 (2012)
  • Author(s): 半田佳宏・武田直也・鈴木穣・川口正代司・斎藤勝晴
  • Organizer: 植物微生物研究会
  • Place of Presentation: 神戸大学
• [Presentation] Mutant screening to find genes involved in symbiotic phosphate uptake of a model legume plant, Lotus japonicus (2012)
  • Author(s): Saito, K. and Ikegami, K.
  • Organizer: 4th Japan-China-Korea Grassland Conference
  • Place of Presentation: セントレアホール（愛知県）
• [Presentation] 菌根共生で誘導されるパープル酸性ホスファターゼLjPAP3の機能解析 (2011)
  • Author(s): 齋藤勝晴,長田泰幸,西村あおい,上原洋平,名切孝介,間瀬ひろみ,松本忠大,齋藤雅典,江沢辰広
  • Organizer: 菌根研究会
  • Place of Presentation: 広島大学
  • Year and Date: 2011-12-10
• [Presentation] 菌根の樹枝状体におけるポリリン酸局在と酸性ホスファターゼ活性の相関 (2011)
  • Author(s): 長田泰幸,名切孝介,斎藤勝晴
  • Organizer: 植物微生物研究会
  • Place of Presentation: 岡山大学
  • Year and Date: 2011-09-20
• [Presentation] 菌根共生で誘導されるパープル酸性ホスファターゼLjPAP3の局在解析 (2011)
  • Author(s): 上原洋平,江沢辰広,齋藤勝晴
  • Organizer: 日本土壌肥料学会
  • Place of Presentation: つくば
  • Year and Date: 2011-08-08
• [Presentation] 菌根共生で誘導されるパープル酸性ホスファターゼLjPAP3の局在解析 (2011)
  • Author(s): 上原洋平・江沢辰広・齋藤勝晴
  • Organizer: 日本土壌肥料学会
  • Place of Presentation: つくばエポカル（つくば市）
• [Presentation] 菌根共生から根粒共生への進化の分子基盤 (2011)
  • Author(s): 斎藤勝晴
  • Organizer: 日本シダ学会(招待講演)
  • Place of Presentation: 東京大学（東京）
• [Presentation] ミヤコグサ菌根共生変異体ME966の表現型解析 (2011)
  • Author(s): 寺澤隼矢・小島知子・川口正代司・大友量・齋藤勝晴
  • Organizer: 植物微生物研究会
  • Place of Presentation: 岡山大学（岡山市）
• [Presentation] ミヤコグサ菌根共生特異的変異株のマッピングおよび表現型解析（第2報） (2011)
  • Author(s): 小島知子・斎藤勝晴・武田直也・大場広輔・菅沼教生・川口正代司・大友量
  • Organizer: 植物微生物研究会
  • Place of Presentation: 岡山大学（岡山市）
• [Presentation] 菌根の樹枝状体におけるポリリン酸局在と酸性ホスファターゼ活性の相関 (2011)
  • Author(s): 長田泰幸・名切孝介・斎藤勝晴
  • Organizer: 植物微生物研究会
  • Place of Presentation: 岡山大学（岡山市）
• [Presentation] ミヤコグサnup85変異体の花粉管伸長の解析 (2011)
  • Author(s): 鎌原央典・杉村悠作・斎藤勝晴
  • Organizer: 植物微生物研究会
  • Place of Presentation: 岡山大学（岡山市）
• [Presentation] 菌根共生で誘導されるパープル酸性ホスファターゼLjPAP3の機能解析 (2011)
  • Author(s): 齋藤勝晴・長田泰幸・西村あおい・上原洋平・名切孝介・間瀬ひろみ・松本忠大・齋藤雅典・江沢辰広
  • Organizer: 菌根研究会
  • Place of Presentation: 広島大学（東広島市）