2020 Fiscal Year Annual Research Report
イネ根におけるアンモニウム態窒素過剰吸収抑制機構の分子統御基盤の解明
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17H03780
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
早川 俊彦 東北大学, 農学研究科, 准教授 (60261492)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 植物代謝調節 / 植物栄養学 / 遺伝子 / 酵素 / シグナル伝達 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
窒素栄養は、植物の生育や生産性を支配する多量必須栄養である。水田栽培の主要穀物イネは、主にアンモニウム態窒素栄養を吸収・利用する。しかし、高濃度アンモニウム供給は、多くの陸上植物に有害である。植物は、根細胞内アンモニウム過負荷回避のため、アンモニウム供給濃度上昇に応答して根の高親和性アンモニウム吸収系(HATS)を転写・タンパク質レベルで負に制御するが、この詳細な分子機構は不明である。
昨年度までの研究から、充足濃度のアンモニウムを与えたイネ幼植物の根では、セリン・スレオニン・チロシン タンパク質リン酸化酵素ACTPK1が高蓄積し、ACTPK1がHATSを構成するアンモニウム輸送体1;2 (AMT1;2)のC末端側の453番目の保存スレオニン残基をリン酸化して、AMT1;2を不活性化することを明らかにした。また、試験管内実験で、このリン酸化活性に影響を与える低分子代謝産物候補を見いだした。さらに、イネ培養細胞プロトプラストでの一過的なアンモニウム応答遺伝子発現解析系を構築し、ACTPK1遺伝子5’上流域-レポーター遺伝子のアンモニウム濃度応答性を確認した。本年度の研究では、同5’上流域部分欠失DNA断片融合レポーター遺伝子の低濃度から充足濃度のアンモニウム供給下のイネ培養細胞プロトプラストでの一過的発現解析系で、充足濃度アンモニウム供給応答制御領域候補を見出した。同制御候補領域のアンモニウム応答に関わる転写因子候補群も見出した。また、同系での候補制御領域の最小プロモーター機能付加解析を行い、充足濃度アンモニウム供給応答に必要十分な制御領域を見出した。さらに、上記の知見を再検証するためのACTPK1欠損イネ培養細胞系を構築した。
以上、イネの根における高親和性アンモニウム輸送体の翻訳後制御の分子機構の一端を解明できた。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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