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2016 Fiscal Year Annual Research Report

Making new tolerant plants by molecular modification of the lipid bilayer

Research Project

Project/Area Number 15H04466
Research InstitutionYamagata University

Principal Investigator

我妻 忠雄  山形大学, 農学部, 客員教授 (70007079)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 和崎 淳  広島大学, 生物圏科学研究科, 教授 (00374728)
小林 佑理子  岐阜大学, 応用生物科学部, 助教 (40610952)
渡部 敏裕  北海道大学, 農学研究院, 准教授 (60360939)
俵谷 圭太郎  山形大学, 農学部, 教授 (70179919)
Project Period (FY) 2015-04-01 – 2018-03-31
Keywordsシロイヌナズナ / 脂質再構成 / ステロール / 低リン耐性 / リン脂質 / AtALMT1遺伝子プロモーター / HMG / PAH
Outline of Annual Research Achievements

①作出を進めてきたHMG過剰発現イネT4世代のホモ系統でAl耐性スクリーニングの確認を行った結果、HMG過剰発現系統がNOS系統よりも有意に耐性が強かった。根のAl集積は、HMG過剰発現系で低かった。根端ステロール含量は、分析方法の見直しを図って確定する。②Al誘導性根部発現プロモーター(AtALMT1遺伝子プロモーター)に融合したHMG遺伝子とPAH2遺伝子の二重組換え体シロイヌナズナで、Al耐性試験を行った。ストレス後の生育回復率では、わずかに耐性が向上した。二重組換え体や単一組換え体は、Cd耐性も示した。HMGまたはPAH2過剰発現体、pah1pah2変異体の脂質組成は、コントロール区、Alストレス区、変異体の3者間で大きく相違していたが、野生株と組換え体間に大きな差は認められなかった。今後、各種イオン耐性を再評価する。③イネ葉でのリピドーム解析を行った。-P処理で+P処理の場合に比べて、グルクロノシルジアシルグリセロール、モノ・ジ・ガラクトシルジアシルグリセロール、スルフォキノボシルグリセロールが増え、逆に、ホスファチジル(phos)コリン、phosエタノールアミン、phosグリセロール、phosイノシトールが減少し、その程度は、低リン耐性の弱いコシヒカリよりも強い赤米で、より顕著であった。強いイネは、下位葉でリン脂質を分解し、上位葉で非リン脂質を合成する脂質再構成するリン利用効率が高いと考えられた。④AtPAH1過剰発現イネとNOS導入株を用いて、リン利用を調査した。生育・リン含有量はNOSに比較して、AtPAH1過剰発現イネline6は+P条件下で、line3は-P条件下で高かった。地上部・根部でのリン分配能に、相違は認められなかった。以上から、これら両遺伝子は、それぞれの機構を通じて、各種イオンストレスへの耐性の向上に貢献し得る可能性が示唆された。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

注目している二つの遺伝子の過剰発現組換えにより、各種イオンストレスへの耐性が高まる傾向が認められつつあり、また、それらの生理的基盤として、膜脂質が重要であるという機構も解明されつつある。以上の成果は、新しいイオンストレス理論の構築に光を投ずるものと考えられるからである。

Strategy for Future Research Activity

HMG過剰発現イネ、PAH/HMG過剰発現イネを用いた、Al・Pや各種のイオンストレスへの耐性の評価とその機構、特に、膜脂質構成との関連を最終的に解析する。シロイヌナズナ過剰発現系での、各種イオンストレスへの耐性や、その機構も最終的に確定させる。以上により、従来不明であった、膜脂質の各種イオンストレスへの関与の重要性を解明したい。

  • Research Products

    (21 results)

All 2017 2016

All Journal Article (8 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Peer Reviewed: 8 results,  Open Access: 4 results,  Acknowledgement Compliant: 8 results) Presentation (13 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 2 results)

  • [Journal Article] Contribution of constitutive characteristics of lipids and phenolics in roots of tree species in Myrtales to aluminum tolerance2017

    • Author(s)
      Maejima E, Osaki M, Wagatsuma T, Watanabe T
    • Journal Title

      Physiologia Plantarum

      Volume: 印刷中 Pages: -

    • DOI

      10.1111/ppl.12527

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] The effects of aluminum on plant growth in a temperate and deciduous aluminum accumulating species2017

    • Author(s)
      Schmit M, Watanabe T, Jansen S
    • Journal Title

      AoB PLANTS

      Volume: 8 Pages: plw065

    • DOI

      10.1093/aobpla/plw065

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Lnadrace of Japonica rice, Akamai, exhibits enhanced root growth and efficient leaf phosphorus remobilization in response to limited phosphorus availability2017

    • Author(s)
      Dissanayaka DMSB, Maruyama H, Nishida S, Tawaraya K, Wasaki J
    • Journal Title

      Plant and Soil

      Volume: 印刷中 Pages: -

    • DOI

      10.1007/s11104-016-3129-1

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Phosphorus-mobilization strategy based on carboxylate exudation in lupuns (Lupinus, Fabaceae): a mechanism facilitating the growth and phosphorus acquisition of neighboring plants under phosphorus-limited conditions2017

    • Author(s)
      Dissanayaka DMSB, Wickmasinghe WMKR, Marambe B, Wasaki J
    • Journal Title

      Experimental Agriculture

      Volume: 53 Pages: 308-319

    • DOI

      10.1017/S0014479716000351

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] 低リン条件で房状の根を形成する植物の機能と分布2017

    • Author(s)
      丸山 隼人、和崎 淳
    • Journal Title

      化学と生物

      Volume: 55 Pages: 189-195

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Specific transcriptomic response in the shoots of Arabidopsis thaliana after exposure to Al rhizotoxicity: - Potential gene expression biomarkers of evaluating Al toxicity in soils2016

    • Author(s)
      Sawaki K, Sawaki Y, Zhao CR, Kobayashi Y, Koyama H
    • Journal Title

      Plant and Soil

      Volume: 409 Pages: 131-142

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Joint genetic and network analuses identify loci associated with root growth under NaCl stress in Arabidopsis thaliana2016

    • Author(s)
      Kobayashi Y, Sadhukhan A, Tazib T, Nakano H, Kusunoki K, Mohamed K, Chaffai R, Iuchi S, Sahoo L, Kobayashi M, Hoekenga OA, Koyama H
    • Journal Title

      Plant, Cell and Environment

      Volume: 39 Pages: 918-934

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] 生物情報科学・細胞生物学的手法から見えてきた植物栄養応答:3.大規模データが解き明かすしょくぶつの土壌ストレス耐性システム2016

    • Author(s)
      楠 和隆、時澤 睦朋、小林 安文、小林 佑里子
    • Journal Title

      日本土壌肥料学雑誌

      Volume: 87 Pages: 472-478

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Eco-physiological characteristics and taxonomic status of an endangered cyperaceous plant growing in highly acidic solfatara fields2017

    • Author(s)
      Yamamoto A, Funatsu Y, Wasaki J, Nakatsubo T
    • Organizer
      第64回日本生態学会
    • Place of Presentation
      早稲田大学(東京都新宿区)
    • Year and Date
      2017-03-14 – 2017-03-18
  • [Presentation] Effects of exudates from cluster roots on the mineral ion uptake and microbial communities in the rhizosphere soil2016

    • Author(s)
      Wasaki J
    • Organizer
      Japan-China Joint Workshop on Soil-Microbe-Plant Interaction
    • Place of Presentation
      倉敷芸文館 (倉敷市)
    • Year and Date
      2016-12-03 – 2016-12-04
  • [Presentation] リン欠乏条件におけるイネ2品種の葉のリピドーム解析2016

    • Author(s)
      本田 創一郎、 丸山 隼人、 和崎 淳、 程 為国、 中場 勝、 岡咲 洋三、 及川 彰、 斉藤 和季、 我妻 忠雄、 俵谷 圭太郎
    • Organizer
      第10回メタボロームシンポジウム
    • Place of Presentation
      慶應義塾大学(鶴岡市)
    • Year and Date
      2016-10-19 – 2016-10-21
  • [Presentation] 低温条件下で栽培した Melastoma malabathricum の生育に対するアルミニウムの効果2016

    • Author(s)
      前島 恵理子、合田 健登、大崎 満、 渡辺 敏裕
    • Organizer
      日本土壌肥料学会
    • Place of Presentation
      佐賀大学(佐賀市)
    • Year and Date
      2016-09-20 – 2016-09-22
  • [Presentation] 強酸性土壌に生育する植物とアルミニウムの関係2016

    • Author(s)
      渡辺 敏裕、前島 恵理子
    • Organizer
      日本土壌肥料学会
    • Place of Presentation
      佐賀大学(佐賀市)
    • Year and Date
      2016-09-20 – 2016-09-22
    • Invited
  • [Presentation] リン欠乏条件におけるイネ品種の葉のリピドーム解析2016

    • Author(s)
      本田 創一郎、丸山 隼人、和崎 淳、程 為国、 中場 勝、 岡咲 洋三、 及川 彰、 斉藤 和季、 我妻 忠雄、 俵谷 圭太郎
    • Organizer
      日本土壌肥料学会
    • Place of Presentation
      佐賀大学(佐賀市)
    • Year and Date
      2016-09-20 – 2016-09-22
  • [Presentation] 低リン土壌に生育するヤマモガシが周辺植物のミネラル吸収に及ぼす影響2016

    • Author(s)
      岡村 惟史、 渡部 敏裕、 坪田 博美、 和崎 淳
    • Organizer
      日本土壌肥料学会
    • Place of Presentation
      佐賀大学 (佐賀市)
    • Year and Date
      2016-09-20 – 2016-09-22
  • [Presentation] Landrace of Japonica rice, Akamai (Yamagata) exhibits enhanced root growth and efficient leaf phosphorus remobilization in response to limited phosphorus availability2016

    • Author(s)
      Dissanayaka DMSB, Maruyama H, Nishida S, Tawaraya K, Wasaki J
    • Organizer
      日本土壌肥料学会
    • Place of Presentation
      佐賀大学 (佐賀市)
    • Year and Date
      2016-09-20 – 2016-09-22
  • [Presentation] 低リン条件で生育の異なるシロイヌナズナ自然系統の根部トランスクリプトーム解析2016

    • Author(s)
      古谷 あゆ美、 丸山 隼人、 佐々木 孝之、 岡咲 圭毅、 信濃 卓郎、 和崎 淳
    • Organizer
      日本土壌肥料学会
    • Place of Presentation
      佐賀大学(佐賀市)
    • Year and Date
      2016-09-20 – 2016-09-22
  • [Presentation] Utilization ofsparingly available P by the family Cyperaceae grown in low fertility soils in Western Japan2016

    • Author(s)
      Wasaki J, Maruyama H, Masuda G
    • Organizer
      Organic Phosphorus Workshop 2016
    • Place of Presentation
      Windermere (UK)
    • Year and Date
      2016-09-05 – 2016-09-09
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 貧栄養条件で特殊な形状の根を形成する植物2016

    • Author(s)
      和崎 淳
    • Organizer
      第2回植物の栄養研究会
    • Place of Presentation
      名古屋大学平田坂田ホール
    • Year and Date
      2016-09-02 – 2016-09-03
    • Invited
  • [Presentation] 低リン土壌でクラスター根を形成する木本植物が周辺植物のミネラル吸収に与える影響2016

    • Author(s)
      岡村 惟史、 渡部 敏裕、 坪田 博美、 和崎 淳
    • Organizer
      第2回植物の栄養研究会
    • Place of Presentation
      名古屋大学平田坂田ホール
    • Year and Date
      2016-09-02 – 2016-09-03
  • [Presentation] Characteristics of phenolics in root cells of Al-tolerant wiidy plants2016

    • Author(s)
      Maejima E, Hiradate S, Osaki M, Wagatsuma T, Watanabe T
    • Organizer
      Plant Biology Europe EPSO/FESPB 2016 Congress
    • Place of Presentation
      Clarion Congress Hotel Pregue (プラハ・チェコ)
    • Year and Date
      2016-06-26 – 2016-06-30
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2018-01-16  

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