2015 Fiscal Year Research-status Report
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15K18660
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| Research Institution | Kochi University |
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Principal Investigator |
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 | マンガン / イネ / 輸送体 / CDF |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究はイネのマンガン(Mn)恒常性を包括的に理解することを目的とする．一部のMn輸送体が転写後修飾により発現が調整されることから，ポリソーム解析を通じて未同定のMn恒常性に関わる遺伝子の単離を試みた．しかし，培養細胞においては指標とする輸送体の変動が確認できなかったため，条件を再検討する必要がある．一方，別途単離したCDFファミリーに属する輸送体3種(MTP8.2/9/11)について解析したところ，何れもイネのMn恒常性に重要な役割を担っていることが示唆された．
MTP8.2は液胞膜型の輸送体で、地上部と根の両方で発現する。まず， MTP8.2発現抑制株を作成し根の生育に対するマンガン過剰の影響を調べた．その結果，Mn無処理区においては野生株と変異株の間に差は見られなかったが，Mn過剰処理区において野生株では阻害率23%であったのに対して，発現抑制株では90%以上であった．また，Mn過剰処理によって発現抑制株では外液からのMn吸収が著しく低下することが分かった．以上の結果からMTP8.2による液胞へのMnの排出，およびMn吸収の抑制による細胞質の適切なMn濃度の維持がイネの根のMn耐性の中核をなすことが示唆された．
MTP11は発現レベルが地上部では一番，根では二番目に高いことから，CDFの中でも重要な役割を持つことが示唆された．土耕栽培した野生株とmtp11変異株の地上部の各部位のMn濃度を測定した結果，野生株に対し，MTP11変異株では穂軸，第1節，第1葉鞘で有意に高かった．また，細胞内局在を調べた結果，MTP11のシグナルは点状に観察され，一部がゴルジ体マーカーと一致した．
さらに，mtp9変異株における収量の減少が，Mn濃度の低下に付随する光合成活性の低下によることも分かった．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
初年度は上記のようにイネのマンガン吸収，耐性，あるいは細胞内輸送などのマンガン恒常性に関わる非常に重要な過程を明らかにできた．その一方で，ポリソーム解析を軸とした未知の遺伝子の同定，それに基づく全体像の把握に現段階では至っていない．これには培養細胞がマンガンストレスに対して植物よ異なるレスポンスをする可能性，または指標としているトランスポーターの翻訳状態が元々高く，タンパク質の蓄積が分解により制御されている可能性も考えられる．あるいは，解析手順の問題で既にストレスがかかった状態になっている可能性もある．今後条件を検討し，原因を特定した上で当初の予定で進めるか，初年度に異なる方法で単離した遺伝子の解析を中心に進めるか判断する．
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| Strategy for Future Research Activity |
既に単離したOsMTP8.2，OsMTP11，もしくは2年度以降に単離した遺伝子に関して，プロモーターGUSや抗体染色による組織局在の解析，過剰発現や相補性試験によるフェノタイプの解析，酵母発現系を用いた輸送活性の解析などを行う．
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| Causes of Carryover |
解析した輸送体（MTP11)がマンガンの恒常性に重要であると結論付けられたのは年度末であった．その段階で抗MTP11ポリクローナル抗体を外注したが，免疫期間に数か月を要するため，年度中の納品が間に合わなかった．そこで抗体作成委託費を次年度に残した．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
抗体の納品後には，抗体染色やウエスタンブロッティングなどにより，局在性ならびにマンガンへの応答の解析に用いる予定である．
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[Journal Article] A polarly localized transporter for efficient manganese uptake in rice2015
Author(s)
D. Ueno, A. Sasaki, N. Yamaji, T. Miyaji, Y. Fujii, Y. Takemoto, S. Moriyama, J. Che, Y. Moriyama, K. Iwasaki, and J. F. Ma
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Journal Title
Nature Plants
Volume: 1
Pages: 15170
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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