2018 Fiscal Year Annual Research Report
Mechanism of acidic soil tolerance in buckwheat
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17K15239
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
横正 健剛 岡山大学, 資源植物科学研究所, 助教 (50790622)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | アルミニウム / ソバ / マンガン / 酸性土壌 / 輸送体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
酸性土壌ではアルミニウム（Al）やマンガン（Mn）などの金属毒性により作物の生産性が著しく低下している。ソバは酸性土壌に強いだけでなく地上部にアルミニウムを集積する。また、生理学的な実験からソバは地上部に5000 mg/kgのマンガンを集積しても毒性を示さないマンガン集積植物であることが解ってきた。このようなソバのアルミニウムやマンガンの吸収、集積の分子機構を明らかにするため、昨年度に続きソバのNrampファミリーに着目し研究を進めた。 Nrampファミリーは生物界に広く存在し、金属イオン（Al, Fe, Mn, Cdなど）を輸送することが報告されている。ソバの７つのNramp遺伝子について発現解析を行ったところFeNramp1の発現量は鉄欠乏に応答し6倍に増加し、FeNramp2と5は2-3倍程度増加した。FeNramp5の発現量はマンガン欠乏によって2.5倍増加していた。酵母を用いた輸送活性からFeNramp1,2,5にはマンガンの輸送活性があり、FeNramp1には鉄の輸送活性があった。しかしいずれのFeNrampもアルミニウムの輸送活性はみられなかった。細胞内局在を明らかにするためにFeNramp1,2,5とのGFPとの融合タンパク質をソバのプロトプラストまたはタマネギの表皮細胞に発現させたところFeNramp1、5は細胞膜にFeNramp2は液胞膜に局在した。この結果はソバのFeNramp1は鉄、FeNramp5はマンガンの吸収に関与しており、FeNramp2はマンガンの無毒化に関与していることを示している。
また、イネやシロイヌナズナではアルミニウム耐性遺伝子として報告されいる細菌型ABCトランスポーターのソバの相同遺伝子（FeSTAR1、FeSTAR2）についてこの２つのタンパク質が複合体を形成してアルミニウム耐性遺伝子として機能することも明らかにした。
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