根の側生器官発生に関わるATP結合カセット蛋白質の情報分子輸送とメリステム制御

• Project Area: Plant regulatory systems that control developmental interactions between meristems and lateral organs
• Project/Area Number: 23012024
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 矢崎 一史 京都大学, 生存圏研究所, 教授 (00191099)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 杉山 暁史 京都大学, 生存圏研究所, 助教 (20598601)
• Project Period (FY): 2011 – 2012
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥6,400,000 (Direct Cost: ¥6,400,000); Fiscal Year 2012: ¥3,200,000 (Direct Cost: ¥3,200,000); Fiscal Year 2011: ¥3,200,000 (Direct Cost: ¥3,200,000)
• Keywords: ATP結合カセット蛋白質 / 根粒形成 / 側根形成 / 膜輸送 / オーキシン / 有機酸 / ミヤコグサ / MATE型輸送体 / ALMT / 機能性低分子化合物

Research Abstract

ミヤコグサの側生器官である根粒において特異的に発現するMATE型輸送体のLjMATE1は、リンゴ酸輸送体であることを既に明らかにしていたが、RNAiによる発現抑制ラインについて表現型を調べた。結果として、安定形質転換体でLjMATE1の発現が低下していたものは1ラインのみであったが、その根粒では根組織からの鉄の転流に異常があり、感染領域における鉄含量の低下と共に、根粒の早期老化、窒素固定活性能力の減少、などが生じ、結果としてLjMATE1の低下した個体では、窒素欠乏条件下では生育の遅延が起こることを明らかにした。さらに、毛状根形質転換体を利用してLjMATE1のRNAiを導入し、同様のフェノタイプが生じることを突き止めた。LjMATE1に関しては、これらのデータを合わせ、Plant Cell Physiol.に論文として報告した。
ABC蛋白質にGサブファミリーのLjABcG1があるが、タバコBY2をホストとして輸送アッセイを行ったが、ATPの存在下と非存在下で有意差のある輸送基質を同定することができなかった。そこで、この遺伝子のシロイヌナズナのホモログでは感染応答でフェノタイプが観察されることを利用して、ミヤコグサのLjABCG1がシロイヌナズナの変異体を部分的に相補できることを見いだした。この遺伝子に関しては、輸送基質未同定ではあるが、論文としてまとめることとした。
根粒内の感染細胞に隣接した非感染細胞でのみ発現するというユニークな特性を示すBサブファミリーのLjABCB1に関しては、オーキシン輸送活性が認められていた。そこで、LORE挿入変異体パネルの中に挿入クローンの種子を取り寄せ、窒素十分条件をコントロールとして、窒素欠乏条件下で生育をさせ、野生型との比較を行ったが、残念ながらfix(-)のフェノタイプを観察することはできなかった。

Research Products

• [Journal Article] EjMATEI, a citrate transporter responsible for iron supply to nodule infection zone of Lotus japonicus. (2013)
  • Author(s): Takanashi, K., et al.
  • Journal Title: Plant Cell Physiol. Volume: 54 Issue: 4 Pages: 585-594
  • DOI: 10.1093/pcp/pct019
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Tissue-specific transcriptome analysis in nodules of Lotus japonicus (2012)
  • Author(s): Takanashi, K., et al
  • Journal Title: Mol Plant Microbe Interact. Volume: 25(in press) Issue: 7 Pages: 869-876
  • DOI: 10.1094/mpmi-01-12-0011-r
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Arabidopsis ABCB21 is a facultative auxin im/exporter regulated by cytoplasmic auxin concentration (2012)
  • Author(s): Kamimoto, Y., et al.
  • Journal Title: Plant Cell Physiol. Volume: 53 Issue: 12 Pages: 2090-2100
  • DOI: 10.1093/pcp/pcs149
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] LjABCB1, an ATP-binding cassette protein specifically induced in uninfected cells of Lotus japonicus nodules (2012)
  • Author(s): Takanashi, K., et al
  • Journal Title: J.Plant Physiol. Volume: 169 Issue: 3 Pages: 322-326
  • DOI: 10.1016/j.jplph.2011.11.008
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Characterization of Coptis japonica CjABCB2, an ATP-binding cassette protein involved in alkaloid transport (2012)
  • Author(s): Shitan N, Dalmas F, Dan K, Kato N, Ueda K, Sato F, Forestier C, Yazaki K
  • Journal Title: Phytochemistry Volume: (in press) Pages: 109-116
  • DOI: 10.1016/j.phytochem.2012.02.012
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Involvement of auxin distribution in root nodule development of Lotus japonicus (2011)
  • Author(s): Takanashi, K., et al
  • Journal Title: Planta Volume: 234 Issue: 1 Pages: 73-81
  • DOI: 10.1007/s00425-011-1385-0
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Auxin distribution and lenticel formation in determinate nodule of Lotus japonicus (2011)
  • Author(s): Takanashi, K., et al
  • Journal Title: Plant Signal Behav. Volume: 6 Issue: 9 Pages: 1405-1407
  • DOI: 10.4161/psb.6.9.16934
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Pyrosequencing assessment of soil microbial communities in organic and conventional potato farms (2010)
  • Author(s): Sugiyama, A., et al
  • Journal Title: Plant Disease Volume: 94 Issue: 11 Pages: 1329-1335
  • DOI: 10.1094/pdis-02-10-0090
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Cell-type specific transcriptome analysis in nodules of Lotus japonicus (2013)
  • Author(s): Kazufumi Yazaki
  • Organizer: International Workshop on Plant Membrane Biology XCI
  • Place of Presentation: 倉敷芸文館(倉敷市)(招待講演)
  • Year and Date: 2013-03-23
• [Presentation] ミヤコグサ根粒内で機能する膜輸送体 (2012)
  • Author(s): 高梨功次郎
  • Organizer: 第6回ダイス研究会
  • Place of Presentation: 佐賀大学農学部(佐賀市)(招待講演)
  • Year and Date: 2012-09-21
• [Presentation] Expression analysis of SWEET transporters in Lotus japomcus. (2012)
  • Author(s): Yuka Saida
  • Organizer: 第15回国際分子・植物・微生物相互作用学会(IS-MPMI)
  • Place of Presentation: 京都国際会議場(京都)
  • Year and Date: 2012-07-31
• [Presentation] 〓transporter responsible for iron supply to nodule infection zone of Lotu〓 (2012)
  • Author(s): Kojiro Takanashi
  • Organizer: 第15回国際分子・植物・微生物相互作用学会(IS-MPMI)
  • Place of Presentation: 京都国際会議場(京都)
  • Year and Date: 2012-07-31
• [Presentation] lysis of flavonoid secretion from the root of hydroponic culture of soyb (2012)
  • Author(s): Kazuaki Yamashita
  • Organizer: 第15回国際分子・植物・微生物相互作用学会(IS-MPMI)
  • Place of Presentation: 京都国際会議場(京都)
  • Year and Date: 2012-07-30
• [Presentation] ダイズ根分泌物と共生シグナル排出輸送活性の解析 (2012)
  • Author(s): 山下和晃、杉山暁史、高梨功次郎、矢崎一史
  • Organizer: 第53回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 京都産業大学
  • Year and Date: 2012-03-16
• [Presentation] ミヤコグサ根粒におけるMATE型輸送体LjMATE2およびLjMATE3の発現解析 (2011)
  • Author(s): 太田喜寛, 高梨功次郎, 杉山暁史, 矢崎一史
  • Organizer: 第21回植物微生物研究交流会
  • Place of Presentation: 岡山大学
  • Year and Date: 2011-09-21
• [Presentation] ミヤコグサ根粒における糖輸送体候補遺伝子の発現解析 (2011)
  • Author(s): 齊田有桂、杉山暁史、高梨功次郎、矢崎一史
  • Organizer: 第21回植物微生物研究交流会
  • Place of Presentation: 岡山大学
  • Year and Date: 2011-09-21
• [Presentation] ミヤコグサ根粒で発現するMATE型トランスポーターは根粒内の鉄転流に関与している (2011)
  • Author(s): 高梨功次郎, ら
  • Organizer: 第21回植物微生物研究交流会
  • Place of Presentation: 岡山大学
  • Year and Date: 2011-09-21
• [Book] Signaling and Communication in Plants 12 (2012)
  • Author(s): Sugiyama, A., et al
  • Total Pages: 22
  • Publisher: Springer Verlag
• [Remarks]
  • URL: http://www.rish.kyoto-u.ac.jp/W/LPGE/