Roles of Nramp5 genes for cadmium uptake by wheat and soybean

2019 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 17K07703
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Plant nutrition/Soil science
• Research Institution: National Agriculture and Food Research Organization
• Principal Investigator: Ishikawa Satoru 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 農業環境変動研究センター, ユニット長 (40354005)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 食の安全 / 土壌環境 / 有害物質 / 遺伝子 / 輸送体

Outline of Final Research Achievements

Rice roots are well known to assimilate Cd and Mn via OsNramp5 transporter. We investigated whether ortholog proteins of Nramp5 in soybean and wheat as well as rice contribute to Cd uptake. We observed that all Nramp5 ortholog proteins localized on the plasma membrane. High ability for Cd and Mn transport was found in GmNramp5 in soybean, whereas was not or poor in all Nramp5 (TaNramp5A, 5B, and 5D in hexaploid wheat and TdNramp5A and 5B in tetraploid wheat). These results suggest the possibility of other transporters for root Cd uptake in wheat.

Free Research Field

農学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

コメ、コムギ、ダイズはカドミウム（Cd）の主要な摂取源であるため、低減策が必要である。本研究はイネの先行研究で得られた情報をもとに、Nramp5の相同性遺伝子にターゲットを絞り、コムギとダイズのCd吸収に関わる分子機構を解析した。ダイズのGmNramp5はCdを輸送するが、コムギのABDゲノム上にあるNramp5はいずれも輸送活性が低いことを初めて明らかにした。またOsNramp5とTaNramp5Aのキメラタンパク質からCd吸収に関わる膜貫通領域が示された。今後これらの情報はCd吸収を抑制した畑作物の開発に活用できると思われる。