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2016 Fiscal Year Annual Research Report

野生シロイヌナズナの大規模解析から探る気孔制御によるC/Nバランスの最適化機構

Research Project

Project/Area Number 16H07045
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

門田 慧奈  九州大学, 理学研究院, 特任助教 (30782255)

Project Period (FY) 2016-08-26 – 2018-03-31
Keywordsシロイヌナズナエコタイプ / 窒素 / 二酸化炭素
Outline of Annual Research Achievements

まずシロイヌナズナエコタイプの窒素応答性の大規模解析を行うために最適な生育条件を探った。育成培地の組成、植物育成室の光条件、温度等を厳密に検討した結果、植物体が健康に生育する範囲内で、エコタイプ間の応答性の差が出る条件を見いだした。この生育条件を用いて、低窒素育成時のバイオマスを指標にして、シロイヌナズナエコタイプ集団の窒素応答性を比較した。まず、以前に気孔コンダクタンスを指標にして気孔のCO2応答性を順位付けしたエコタイプ(PLoS ONE, 2015)を中心とした57系統について低窒素応答性を調査し、高CO2応答性との間に相関があるかを調べた。その結果、高CO2応答性と低窒素応答性の間には弱い正の相関がある可能性が示唆された。次に解析数を240系統まで大幅に増やし、エコタイプの低窒素応答性を調査した。その結果、シロイヌナズナの標準系統であるColumbia-0(Col-0)と比べて、低窒素育成時に高いバイオマスを示す系統を発見した。またこの系統(研究を進めるにあたり独自に設定したエコタイプ管理番号において、E244と呼称)では、主根長・側根数においても低窒素育成時にCol-0と有意な差が見られた。さらにE244系統のCO2応答性をサーモグラフィおよび蒸散測定装置を用いて解析した結果、Col-0と比べて高いCO2取り込み能力をもつことが示唆された。このことから、E244系統はCol-0とは異なるCO2・窒素応答性をもつと考えられた。またその他にも特徴的なCO2・窒素応答性を示す系統を複数発見した。これらの成果については、国内外の学会において意欲的に発表を行った。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

窒素応答とCO2応答の間にある相関関係を、シロイヌナズナエコタイプ集団の解析を通して確認でき、また特徴的なCO2・窒素応答性を示すシロイヌナズナエコタイプを見いだすことができたため。

Strategy for Future Research Activity

E244系統を中心とした解析を行い、シロイヌナズナにおけるCO2・窒素応答性のクロストークを探る。まず、育成培地の窒素濃度を変えたときの、植物体内の炭素・窒素含量を測定する。また、マイクロアレイおよびリアルタイムRT-PCRによって、CO2・窒素関連の遺伝子に発現変動が見られるか調査する。さらにCol-0系統とのかけあわせを行い、QTLマッピングを行うための準備を進める。

  • Research Products

    (14 results)

All 2017

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (12 results) (of which Int'l Joint Research: 7 results,  Invited: 2 results)

  • [Journal Article] サーマルイメージング法による気孔CO2応答解析から見出された新たな植物環境応答機構2017

    • Author(s)
      高橋將, 門田慧奈, 祢冝淳太郎, 射場厚
    • Journal Title

      光合成研究

      Volume: 27(2) Pages: 84-93

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Different Effects of Phosphatidylinositol 4-Kinase (PI4K) and 3-Kinase (PI3K) Inhibitors on Stomatal Responses to Environmental Signals2017

    • Author(s)
      Sho Takahashi, Keina Monda, Takumi Higaki, Mimi Hashimoto-Sugimoto, Juntaro Negi, Seiichiro Hasezawa, and Koh Iba
    • Journal Title

      Frontiers in Plant Science

      Volume: 8 Pages: 677

    • DOI

      10.3389/fpls.2017.00677

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] シロイヌナズナエコタイプにおける気孔の環境応答の多様性2017

    • Author(s)
      門田慧奈
    • Organizer
      日本動物学会・九州沖縄植物学会・日本生態学会 合同福岡例会
    • Invited
  • [Presentation] A genetic screen for molecular components that modulates specifically in stomatal CO2-signalling pathway2017

    • Author(s)
      Sakiko Saito, Juntaro Negi, Keina Monda, Mikiko Kojima, Yumiko Takebayashi, Hitoshi Sakakibara, Koh Iba
    • Organizer
      Taiwan-Japan Plant Biology 2017
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Screening of Arabidopsis mutants with low sensitivity to the phosphatidylinositol 4-kinase inhibitor, PAO, that decreases the dynamic PATROL1 movements in stomata2017

    • Author(s)
      Sho Takahashi, Keina Monda, Takumi Higaki, Mimi Hashimoto-Sugimoto, Juntaro Negi, Seiichiro Hasezawa, Koh Iba
    • Organizer
      Taiwan-Japan Plant Biology 2017
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Isolation and characterization of an Arabidopsis mutant, ihc1, having abnormalities in ABA-independent CO2 signaling in guard cells2017

    • Author(s)
      Ryoma Tohmori, Keina Monda, Sho Takahashi, Juntaro Negi, Atsushi Mabuchi, Misato Aikawa, Mikiko Kojima, Yumiko Takebayashi, Hitoshi Sakakibara, Koh Iba
    • Organizer
      Taiwan-Japan Plant Biology 2017
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Identification of Novel N/CO2-responsive Genes by GWAS in Arabidopsis Thaliana2017

    • Author(s)
      Hikaru Watase, Atsushi Mabuchi, Keina Monda, Sho Takahashi, Yasuhito Sakuraba, Juntaro Negi, Shuichi Yanagisawa, Koh Iba
    • Organizer
      Taiwan-Japan Plant Biology 2017
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Environmental adaptation in stomatal size and aperture in Arabidopsis natural accessions2017

    • Author(s)
      Keina Monda, Koh Iba
    • Organizer
      5th International Symposium on Plant Signaling and Behavior
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Isolation of Arabidopsis mutants with abnormalities in stomatal response to humidity, light, or CO22017

    • Author(s)
      Keina Monda, Sho Takahashi, Juntaro Negi, Ryoma Tohmori, Atsushi Mabuchi, Mikiko Kojima, Yumiko Takebayashi, Hitoshi Sakakibara, Koh Iba
    • Organizer
      The 28th International Conference on Arabidopsis Research
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Comparative analysis of distinct responses of Arabidopsis natural variations to N deficiency2017

    • Author(s)
      Atsushi Mabuchi, Keina Monda, Sho Takahashi, Yasuhito Sakuraba, Juntaro Negi, Shuichi Yanagisawa, Koh Iba
    • Organizer
      The 28th International Conference on Arabidopsis Research
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] CO2シグナル伝達因子 HT1 の下流因子探索を目的とする変異体の単離と表現型解析2017

    • Author(s)
      齋藤早希子, 祢冝淳太郎, 門田慧奈,小嶋美紀子, 竹林裕美子, 榊原均, 射場厚
    • Organizer
      第58回日本植物生理学会年会
  • [Presentation] PI3キナーゼ, PI4キナーゼ阻害剤はそれぞれ異なる環境シグナルに対する気孔応答を阻害する2017

    • Author(s)
      高橋將, 門田慧奈, 桧垣匠, 橋本(杉本)美海, 祢冝淳太郎, 馳澤盛一郎, 射場厚
    • Organizer
      第58回日本植物生理学会年会
  • [Presentation] ABAと独立した気孔の環境シグナル伝達経路に異常をもつシロイヌナズナ変異体の単離2017

    • Author(s)
      東森崚馬, 門田慧奈, 高橋將, 祢冝淳太郎, 馬渕敦士, 相川美里, 小嶋美紀子, 竹林裕美子, 榊原均, 射場厚
    • Organizer
      第58回日本植物生理学会年会
  • [Presentation] シロイヌナズナエコタイプ間でのCO2/N 応答の比較解析2017

    • Author(s)
      馬渕敦士, 門田慧奈, 高橋將, 櫻庭康仁, 祢冝淳太郎, 柳澤修一, 射場厚
    • Organizer
      第58回日本植物生理学会年会

URL: 

Published: 2018-12-17  

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