1994 Fiscal Year Annual Research Report

植物のアルミニウム耐性機構に関わる分子生物的基盤の確立

Research Project

Project/Area Number	05304015
Research Institution	Hokkaido University
Principal Investigator	但野利秋北海道大学, 農学部, 教授 (40001440)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	横田聡東北大学, 農学部, 助手 (60220555) 原徹夫岐阜大学, 農学部, 教授 (50021720) 小西秀毅静岡大学, 農学部, 教授 (70026417) 我妻忠雄山形大学, 農学部, 教授 (70007079) 松本英明岡山大学, 資源生物科学研究所, 教授 (80026418)
Keywords	アルミニウム耐性 / アルミニウム障害 / イオンチャンネル / アルミニウム耐性植物の作出 / アルミニウムによる生育促進 / アルミニウム誘導性タンパク / アルミニウム耐性微生物 / アルミニウム毒性の鉄イオンによる促進
Research Abstract	(1)パッチクランプ法を用いてオオムギの原形質膜に内向性のKイオンチャンネルがあることを明らかにし、このイオンチャンネルを経由するK吸収はAlによって不可逆的に阻害されることを示した。(2)Al耐性の種間、品質間比較や障害の多価金属イオン間比較を行った結果、Alイオンによる障害を最初に受ける部位は根端細胞の原形質膜であると考えられ、原形質膜の負荷電量の違いに基ずいてAl耐性細胞を単離採取する新しい技法を開発した。(3)タバコ培養細胞に対するAl毒性はFeの共存によって促進され、その原因は脂質過酸化の促進によることが示された。さらに、同培養細胞にP欠乏前処理を加えることによってAl耐性が強化されることを示し、これはAl毒性の機構は関わる細胞分裂阻害や酸素ラジカルが関与する膜の脂質過酸化等の防御に関連する遺伝子の発現増加に起因すると推定された。(4)Al耐性選抜培養細胞の再分化に由来する初代ニンジン種子のAl耐性形質は、2代目種子にも受け継がれることが水耕栽培試験と土耕試験で明らかにされ、植物組織培養におけるストレス選抜法が、Al耐性植物の作出を通して酸性土壌耐性品種の育成の実用化につながる可能性が強く示唆された。(5)個体レベルと培養細胞レベルのAl耐性は類似していることが示された。(6)酸性土壌に適応した多くの植物はAlによって生育が促進され、Pをはじめとする各種養分元素の吸収も促進されることが示された。また、上記植物の中にはCaによる生育促進が認められないものが存在することが確認された。(7)Al処理下で生育したチャの根にはAl-タンパク質コンプレックスの存在の可能性が示され、このタンパク質はAl誘導性のタンパク質であると推定された。(8)土壌微生物の中から酸・高Al・高Mn耐性微生物を世界で初めて単離し、それがFlavobacterium ST-3991であることを明らかにした。これらの機能をもつ微生物を利用することにより、酸性土壌のpHの上昇と土壌溶液のAlイオン濃度の低下を通して地球生態系を保全しつつ持続的な植物生産を実現できる可能性を示した。

Research Products
(11 results)

All Other

All Publications (11 results)

[Publications] Sasaki,M.: "Comparison of the Early Response to Aluminum Stress between Tolerant and Sensitive Wheat Cultivars:Root Growth,Aluminum Content and Efflux of K^+." J.Plant Nutrition. 17. 1275-1288 (1994)
[Publications] Sasaki,M.: "Putative Ca^<2+> Channels of Plasma Membrane Vesicles are not lnvolved in the Tolerance Mechanism of Aluminum in Aluminum Tolerant wheat(Triticum aestivum L.)Cultivar." Soil Sci.Plant Nutr.40. 709-714 (1994)
[Publications] Yamamoto,Y.: "Ouantitive Eatimation of Aluminium Toxicity in Cultured Tobacco Cells:Correlation between Aluminium Uptake and Growth inhibition." Plant Cell Physiol.35. 575-583 (1994)
[Publications] Ezaki,B.: "Cloning and Sequencing of the cDNA lnduced by Aluminum Treatment and Pi Starvation in Cultured Tobacco Cells." Physiol.Plant.93. 11-18 (1995)
[Publications] Ono,K.: "Synergistic lnhibition of Growth by Aluminum and lron of Tobacco(Nicotiana tabacum L.)Cells in Suspension Culture.Plant Cell Physiol." (in press). (1995)
[Publications] Wagatsuma,T.: "Plasma Membrane of Younger and Outer Cells is the Primary Specific Site for Aluminum Toxicity in Roots." Plant and Soil. (in press). (1995)
[Publications] Konishi,M.: "lsolation and Characterstics of Acid-and Aluminum-Tolerant Bacterium." Biosci.Biotech.Biochem.58. 1960-1963 (1994)
[Publications] Inaba,K.: "lsolation of an Arabidopsis thaliana Mutant,mto 1,That Over-accumulate Soluble Methionine." Plant Physiol.104. 881-887 (1994)
[Publications] Hirai,M.Y.: "Differential Regulation of Soybean Seed Storge Protein Gene Promoter-GUS Fusions by Exogeneously Applide Methionine in Transgenic Arabdopsis thaliana." Plant Cell Physiol.35. 927-934 (1994)
[Publications] Naito,S.: "Maternal Effects of mto 1 Mutation,That Courses Overaccumulation of Soluble Methionine,on the Expression of a Soybean β-Conglysinin Gene Promoter-GUS Fusion lntransgenic Arabidopsis thaliana." Plant Cell Physiol.35. 1057-1063 (1994)
[Publications] 但野利秋: "低pH土壌と植物、VII.植物における低リン耐性の生理的機構.28HD01:1994" 博友社, 32

1994 Fiscal Year Annual Research Report

植物のアルミニウム耐性機構に関わる分子生物的基盤の確立

Principal Investigator

但野 利秋 北海道大学, 農学部, 教授 (40001440)

Research Products

[Publications] Sasaki,M.: "Comparison of the Early Response to Aluminum Stress between Tolerant and Sensitive Wheat Cultivars:Root Growth,Aluminum Content and Efflux of K^+." J.Plant Nutrition. 17. 1275-1288 (1994)

[Publications] Sasaki,M.: "Putative Ca^<2+> Channels of Plasma Membrane Vesicles are not lnvolved in the Tolerance Mechanism of Aluminum in Aluminum Tolerant wheat(Triticum aestivum L.)Cultivar." Soil Sci.Plant Nutr.40. 709-714 (1994)

[Publications] Yamamoto,Y.: "Ouantitive Eatimation of Aluminium Toxicity in Cultured Tobacco Cells:Correlation between Aluminium Uptake and Growth inhibition." Plant Cell Physiol.35. 575-583 (1994)

[Publications] Ezaki,B.: "Cloning and Sequencing of the cDNA lnduced by Aluminum Treatment and Pi Starvation in Cultured Tobacco Cells." Physiol.Plant.93. 11-18 (1995)

[Publications] Ono,K.: "Synergistic lnhibition of Growth by Aluminum and lron of Tobacco(Nicotiana tabacum L.)Cells in Suspension Culture.Plant Cell Physiol." (in press). (1995)

[Publications] Wagatsuma,T.: "Plasma Membrane of Younger and Outer Cells is the Primary Specific Site for Aluminum Toxicity in Roots." Plant and Soil. (in press). (1995)

[Publications] Konishi,M.: "lsolation and Characterstics of Acid-and Aluminum-Tolerant Bacterium." Biosci.Biotech.Biochem.58. 1960-1963 (1994)

[Publications] Inaba,K.: "lsolation of an Arabidopsis thaliana Mutant,mto 1,That Over-accumulate Soluble Methionine." Plant Physiol.104. 881-887 (1994)

[Publications] Hirai,M.Y.: "Differential Regulation of Soybean Seed Storge Protein Gene Promoter-GUS Fusions by Exogeneously Applide Methionine in Transgenic Arabdopsis thaliana." Plant Cell Physiol.35. 927-934 (1994)

[Publications] Naito,S.: "Maternal Effects of mto 1 Mutation,That Courses Overaccumulation of Soluble Methionine,on the Expression of a Soybean β-Conglysinin Gene Promoter-GUS Fusion lntransgenic Arabidopsis thaliana." Plant Cell Physiol.35. 1057-1063 (1994)

[Publications] 但野利秋: "低pH土壌と植物、VII.植物における低リン耐性の生理的機構.28HD01:1994" 博友社, 32

但野利秋北海道大学, 農学部, 教授 (40001440)