2017 Fiscal Year Annual Research Report
Development of alkali-resistant iron supply agents for plants inspired by microbial siderophores
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15K07340
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| Research Institution | Kochi University |
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Principal Investigator |
松本 健司 高知大学, 教育研究部総合科学系複合領域科学部門, 講師 (30398713)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
上野 大勢 高知大学, 教育研究部総合科学系生命環境医学部門, 准教授 (90581299)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | シデロフォア / 鉄輸送 / 植物栄養代謝 / 還元 / アルカリ土壌 / 鉄欠乏回復 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は石灰質アルカリ土壌下における植物用鉄供給剤として、微生物の鉄輸送化合物（シデロフォア）をモデルとした各種人工シデロフォアを合成し、その機能評価を目的とする。平成29年度においては、まず、これまでに合成した4種の人工シデロフォア（TAGE、TAPE、TAGP、TAPP）について、石灰質アルカリ土壌のモデルとして貝化石土壌（石灰分38%、pH9）を用いて、植物シデロフォアを合成できないイネの変異株に対する鉄欠乏回復効果を調べた。寒天培地による実験では全ての人工シデロフォア-Fe(III)錯体が鉄欠乏回復効果を示したのに対し、アルカリ土壌を用いた実験では、TAGE-Fe(III)錯体のみ鉄欠乏回復効果が認められた。
次に、比較的改良のしやすいTAPEおよびTAPPについて、鉄錯体のアルカリ耐性を向上させるために、鉄キレート部位近傍にカルボン酸部位を導入した新規人工シデロフォアTSPE、TSPPを合成した。これらの人工シデロフォアの鉄捕捉能を調べたところ、pH8.5の塩基性条件下においても安定なFe(III)錯体を形成することが判明した。一方、TSPE、TSPPのカルボン酸部位をエステルに変えたものでは、錯体安定性の著しい低下が見られたことから、導入したカルボン酸がFe(III)錯体の安定性向上に寄与していることが示唆された。
人工シデロフォアTSPEについては、そのFe(III)錯体の植物に対する鉄欠乏回復効果をミニトマトを用いて水耕栽培により検討した。その結果、鉄なしの時と比較して、クロロフィル濃度で6倍、根中の鉄濃度で1.6倍、地上部（葉と茎）の鉄濃度で5倍の量を示し、明らかな鉄欠乏回復効果が認められた。
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