Systemic regulation of symbiotic nitrogen fixation by a signal compound transported via vascular bundles

2019 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 15K07103
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Plant molecular biology/Plant physiology
• Research Institution: Aichi University of Education
• Principal Investigator: SUGANUMA Norio 愛知教育大学, その他部局等, 理事・副学長 (40179114)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: マメ科植物 / 根粒菌 / 共生 / 根粒 / 窒素固定 / 変異体

Outline of Final Research Achievements

A one of Lotus japonicus Fix- mutants, syp71 in which SYP71 gene coding for a SNARE protein is mutated, was analyzed to reveal a systemic signal compound transported from the shoot to the root via vascular bundles that controls nitrogen fixation activity of rhizobia in the nodules. Daidzein was appeared to be significantly effective for recovering weights of plants as well as nodules depressed in the syp71 mutant. In addition, analysis of a Lotus japonicus mutant uncovered that a nucleoporin GLE1 is involved in symbiotic association with rhizobia.

Free Research Field

植物生理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

20世紀初頭に人工的に窒素肥料を合成することが可能になり、食糧生産は増大し、安定して収量を確保できるようになった。しかし、人工的に窒素肥料を合成するために、多大の化石エネルギーが消費される。また、施肥された窒素肥料は海洋の富栄養化の一因となっている。マメ科植物と根粒菌の共生窒素固定作用は、こうした窒素肥料がもたらす課題を解決し、持続可能な環境保全型の作物生産を実現するために利用価値の高い生物的機能である。本研究は、そのための基盤となる学術的な知見を提供するものである。