2000 Fiscal Year Annual Research Report
植物のAlストレスに対する応答反応の解析と耐性植物の作出に関する基礎研究
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11306006
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
松本 英明 岡山大学, 資源生物科学研究所, 教授 (80026418)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
江崎 文一 岡山大学, 資源生物科学研究所, 助手 (90243500)
山本 洋子 岡山大学, 資源生物科学研究所, 助教授 (50166831)
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| Keywords | 酸性土壌 / アルミニウム / 毒性 / 耐性獲得 / 植物 / 応答反応 |
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| Research Abstract |
コムギ根端におけるAl応答性のリンゴ酸放出特性とタンパク質リン酸化の役割を検討した結果、Al耐性種Atlasの根端では、Alの有無に短時間で応答してリンゴ酸の放出量を増減させることが明らかとなった。この制御は低温に感受性を示すことから、Alを受容してからリンゴ酸を放出するまでの過程には、代謝活動を必用とすることが示唆された。
プロテインキナーゼに特異性を持つ阻害剤K-252aを前処理すると、Al応答性のリンゴ酸放出が強く抑制されることが明らかとなり、Alに応答してリンゴ酸を放出するためにはタンパク質のリン酸化を必用とすることを示した。K-252aを前処理したAtlasでは、根端のAl集積量の増加やAlによる根の伸長阻害の亢進が認められることから、コムギのAl耐性には根端から放出されるリンゴ酸に強く依存することを示した。
Atlas根端では、48kDaのプロテインキナーゼがAlに対して一過的に活性化されるとともに、この活性化はK-252aを前処理すると消失することが判明した。このAlに対して活性化されるプロテインキナーゼは、Alシグナルを伝達してAlストレス応答が発現するために何らかの役割を果たしていることを示している。
タンパク質リン酸化によるシグナルが最終的に伝達されるリンゴ酸の放出経路を推定するため、Atlas根端の無機陰イオンと有機酸含量の変化を追跡した結果、Alに対して有機酸含量は急激に減少するが、無機イオン含量は変化しないことがわかった。これらの結果は、Alに応答して放出されるリンゴ酸は、有機酸特異的に通過するアニオンチャンネルを経由することを示しており、このチャンネルの制御にタンパク質リン酸化が関与することが示唆された。
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[Publications] Ezaki,B.: "Expression of aluminum-induced genes in transgenic arabidopsis plants can ameliorate aluminum stress and/or oxidative stress."Plant Physiol.. 122. 657-665 (2000)
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[Publications] Ikegawa,H.: "Responses to aluminium of suspension-cultured tobacco cells in a simple calcium soluton."Soil Sci.Plant Nutr.. 46. 503-514 (2000)
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[Publications] Li,X.F.: "Mucilage strongly binds aluminium but does not prevent roots from aluminium injury in Zea mays."Physiol.Plant.. 108. 152-160 (2000)
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[Publications] 松本英明: "酸性土壌で発現するアルミニウムストレスに植物はどう応答するか・障害と耐性の分子機構."化学と生物. 38. 452-458 (2000)
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[Publications] Matsumoto,H.: "Cell biology of aluminum toxicity and tolerance in higher plants."Int.Rev.Cytol.Academic Press. 200. 1-46 (2000)
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[Publications] Sivaguru,M.: "Aluminum-induced 1,3-D-glucan inhibits cell-to-cell trafficking of molecules through plasmodesmata : A new mechaninsm of Al Toxicity in plants."Plant Physiol.. 124. 991-1005 (2000)
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[Publications] Matsumoto,H.: "Aluminum toxicity in acid soils : Plant response to aluminum."Metals in the Environment : Analysis by Biodiversity, Prasad, M.N.V.(ed) Marcel Dekker, Inc.(未定). (2001)
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[Publications] Matsumoto,H: "Plant roots under aluminum stress : Toxicity and tolerance."Plant Roots : The Hidden Half. Third Edition. Waisee, Y., Eshel, A., Kafkafi, U.(eds). Marcel Dekker, Inc.(未定). (2001)
