生命金属動態を制御する植物の器官間シグナル伝達機構解明
Publicly Offered Research
| Project Area | Integrated Biometal Science: Research to Explore Dynamics of Metals in Cellular System |
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| Project/Area Number |
20H05501
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Complex systems
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
田畑 亮 名古屋大学, 生命農学研究科, 特任講師 (30712294)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
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| Keywords | 生命金属 / 鉄 / 植物器官間シグナル伝達 / シロイヌナズナ / ペプチド / 植物 / 器官間シグナル伝達 / 鉄欠乏応答 / 器官間シグナル |
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| Outline of Research at the Start |
植物は、根の一部が局所的な鉄欠乏を感知すると、その情報を他の根に伝え、鉄吸収を相補的に促進させる仕組みを持っている。しかしながら、この鉄の吸収を制御する植物の器官間コミュニケーションを担うシグナル伝達経路の詳細は明らかにされていない。
本研究では、葉から根へ移動して生命鉄動態を制御する器官間移動性のシグナル候補分子について分子生物学的・化学的・イメージング解析の手法によって、どのように器官間を移動して鉄イオン輸送体の発現を制御しているか調べる。さらには、数理モデル解析によって、器官間移動性分子による生命鉄動態の時空間的な制御を定量的なシステムとして理解する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
植物は、土壌中の根の一部が局所的な鉄欠乏におちいったとき、周りに十分な鉄が存在する根にその情報を伝え、鉄吸収を相補的に促進させることで、個体全体の鉄含量を一定に保つ巧みなシステムを持つ。しかしながら、その器官間コミュニケーションを制御する分子実態はこれまで明らかにされていなかった。そこで、不均一な土壌環境を模倣したSplit-root培養法を用いたトランスクリプトーム解析から、生命鉄動態を制御する器官間移動性分子を探索し、機能解析することを目的とした。
シロイヌナズナを用いたSplit-root鉄欠乏処理実験では、一部の根が鉄欠乏条件下に晒されると、他方の根において鉄イオントランスポーター（IRT1）の発現量が相補的に増加する。これまで、シロイヌナズナSplit-root鉄欠乏培養法を用いた時系列トランスクリプトーム解析から、葉から根へ移動して鉄吸収を活性化する器官間移動性の候補分子として「鉄結合タンパク質（IRON MAN; IMA/FEP）」を同定してきた。IMA多重変異体では、Split-root鉄欠乏処理時において、IRT1の相補的な発現量上昇は全く起こらなかった。また、シロイヌナズナ接ぎ木実験の結果から、IMAは地上部で発現誘導されることで、地下部（根）の正常な発達やIRT1および、シデロフォア合成（クマリン合成）系の遺伝子発現を制御していることが明らかになった。つまり、IMAが生命鉄動態を制御する、葉から根への器官間を移動して機能するシグナル分子である可能性が強く示唆された（Tabata et al., Plant Cell Physiol., 2022)。
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| Research Progress Status |
令和3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3年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(13 results)
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[Journal Article] Systemic Regulation of Iron Acquisition by Arabidopsis in Environments with Heterogeneous Iron Distributions2022
Author(s)
Ryo Tabata, Takehiro Kamiya, Shunpei Imoto, Hana Tamura, Michika Tabata, Tasuku Hirayama, Hironaka Tsukagoshi, Keitaro Tanoi, Takamasa Suzuki, Takushi Hachiya, Hitoshi Sakakibara
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Journal Title
Plant Cell Physiology
Volume: -
Issue: 6
Pages: 842-854
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Regulation of ammonium acquisition and use in Oryza longistaminata ramets under nitrogen source heterogeneity2022
Author(s)
Misato Kawai, Ryo Tabata, Miwa Ohashi, Haruno Honda, Takehiro Kamiya, Mikiko Kojima, Yumiko Takebayashi, Shunsuke Oishi, Satoru Okamoto, Takushi Hachiya, Hitoshi Sakakibara
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Journal Title
Plant Physiology
Volume: 188
Issue: 4
Pages: 2364-2376
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Cell-cell adhesion in plant grafting is facilitated by β-1,4-glucanases2020
Author(s)
Notaguchi, M., Kurotani, K., Sato, Y., Tabata, R., Kawakatsu, Y., Okayasu, K., Sawai, Y., Okada, R., Asahina, M., Ichihashi, Y., Shirasu, K., Suzuki, T., Niwa, M., Higashiyama, T
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Journal Title
Science
Volume: 369
Issue: 6504
Pages: 698-702
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
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