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2011 Fiscal Year Annual Research Report

窒素飢餓環境に対するイネの生存戦略

Planned Research

Project AreaIntegrated analysis of strategies for plant survival and growth in response to global environmental changes
Project/Area Number 22119003
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

山谷 知行  東北大学, 大学院・農学研究科, 教授 (30144778)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 草野 都  理化学研究所, 植物科学研究センター, 研究員 (60415148)
Keywordsイネ / 窒素饑餓 / 逆遺伝学 / メタボローム / 生存戦略 / 代謝ネットワーク / 窒素同化代謝 / 窒素情報
Research Abstract

還元状態の水田で成育するイネは、NH_4^+を主要な窒素源とする。窒素は、イネにとって最も不足する元素であると同時に、直接バイオマスや収量を規定する。一方、窒素同化代謝は炭素やエネルギー代謝と密接に関わるが、窒素欠乏や適正状態の情報の受容、その後の高次な同化代謝機構、固体としての応答機構に関わる分子実態はほとんど明らかではない。本研究では、窒素飢餓に対するイネの生存戦略の解明を目的とした。本年度は、下記の項目に焦点をあて研究を進め、成果を得た。
1.NH_4^+情報の受容機構:NH_4^+情報を受容する可能性の高いACTPK1タンパク質に関して、遺伝子破壊変異体をTos17ミュータントパネルから獲得して解析を進め、このタンパク質は過剰なNH_4^+の吸収抑制をする機能を持つことが判明し、現在、その成果の公表準備中である。
2.逆遺伝学とメタボローム解析:NH_4^+の同化に関わるNADHグルタミン酸合成酵素2(GOGAT2)の遺伝子破壊変異体を供試して、種々の解析を進めた結果、このNADH-GOGAT2は老化器官からの窒素転流の主形態であるグルタミンの合成に関わることが判明し、一穂穎果数の減少による収量低下が認められた。この成果を国際学術雑誌に公表した。サイトゾル型グルタミン合成酵素1:1(GS1;1)遺伝子破壊変異体では、CとNの代謝バランスが大きく崩れている成果も公表し、現在、GS1;2遺伝子破壊変異体との違いを明確にするために、メタボローム解析を進めている。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

東日本大震災で被災した研究環境の復旧に大変な時間を要したが、ACTPK1タンパク質やNADH-GOGAT2の機能解析を進めることができた。成果の公表に、若干時間が必要であることから、上記の自己評価とした。

Strategy for Future Research Activity

ACTPK1タンパク質の機能に関する成果公表を進めるとともに、窒素情報の受容機構について、情報分子とACTPK1タンパク質の相互作用を解明する。また、GS1;2の窒素同化における機能の証明もほぼ結果が出そろい、成果の公表を進める。GS1;1とGS1;2の遺伝子破壊変異体を供試して、メタボローム解析を行う計画で、代謝バランスの重要性を議論する予定である。

  • Research Products

    (5 results)

All 2012 2011 Other

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Metabolomics data reveal a crucial role of cytosolic glutamine synthetasel;1 in coordinating metabolic balance in rice2011

    • Author(s)
      Kusano, et al
    • Journal Title

      The Plant Journal

      Volume: 66 Pages: 456-466

    • DOI

      10.1111/j.1365-313X.2011.04506.x

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Cyclobutane pyrimidine dimer (CPD) photolyase repairs ultraviolet-B-induced CDPs in rice chloroplast and mitochondrial DNA2011

    • Author(s)
      Takahashi, et al
    • Journal Title

      The Plant Journal

      Volume: 66 Pages: 433-443

    • DOI

      10.1111/j.1365-313X.2011.04500.x

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Disruption of a novel NADH-glutamate synhtase2 gene caused marked reduction in spikelet number of rice2011

    • Author(s)
      Tamura, et al
    • Journal Title

      Frontiers in Plant Science (on-line journal)

      Volume: 2 Pages: Article 57 : 1-9

    • DOI

      10.3389/fpls.2011.00057

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] ご挨拶・PCP表紙コンテスト授賞式(PCP編集長)2012

    • Author(s)
      山谷知行
    • 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
      2012-03-18
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.agri.tohoku.ac.jp/rellbio/index-j.htm

URL: 

Published: 2013-06-26  

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