2009 Fiscal Year Annual Research Report
アルミニウム耐性とリンリサイクリング能の分子的改変による酸性土壌耐性植物の創生
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18208008
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| Research Institution | Yamagata University |
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Principal Investigator |
我妻 忠雄 Yamagata University, 農学部, 教授 (70007079)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山本 洋子 岡山大学, 資源植物科学研究所, 教授 (50166831)
小山 博之 岐阜大学, 応用生物科学部, 教授 (90234921)
信濃 卓郎 独立行政法人農業・食品産業技術総合研究機構, 北海道農業研究センター・根圏研究チーム, チーム長 (20235542)
和崎 淳 広島大学, 生物圏科学研究科, 准教授 (00374728)
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| Keywords | アルミニウム耐性 / インベルターゼ / 細胞膜ステロール / 代謝応答 / 転写因子 / ヘキソース輸送体 / リン酸欠乏応答 |
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| Research Abstract |
酸性土壌の不良要因別に解析し、以下の成果を得た。1.低pH障害機構:STOP1変異体(シロイヌナズナで単離された低pH感受性変異体)の解析を通じて、細胞内pH調節機構の関与と、カリウムトランスポーター制御タンパク質遺伝子発現の低下を明らかにし、イオンホメオスタシスに基くモデルを構築した。2.Al過剰害機構:Alは、タバコ培養細胞の細胞壁インベルターゼを阻害せず培地スクロースをヘキソースとして取り込むが、ヘキソース輸送体は阻害し、液胞インベルターゼ活性を増大させる。タバコ植物体でも同様であり、液胞の補修機能の可能性が示唆された。一方、コムギのAl耐性に関わるALMT1のAlによる活性化機構や、気孔で発現するALMT相同タンパク質の機能についても解析した。3.低リンストレス応答機構:イネ、ミヤコグサ、ダイズのいずれも、リン酸欠乏で糖代謝や脂質代謝が変化し、体内の効率的リン利用効率の向上およびリンのリサイクルに貢献していると示唆された。これに関わる複数の重要な遺伝子を欠いたシロイヌナズナの変異株は、リン欠乏条件で生育が著しく低下すること、無菌条件下で多数の糖類を分泌することも見出した。4.新規なAl耐性機構:(1)イネと同様に、ソルゴー、トウモロコシでも、Al耐性品種間差はAl溶液中でのクエン酸、リンゴ酸放出能とは無関係であった。(2)根端のステロール(S)/リン脂質の比は、Al耐性と正の関係が認められた。(3)S合成鍵遺伝子CYP51のノック・ダウンによって、シロイヌナズナは根からのリンゴ酸放出能を変えずにS割合が減り、Al耐性が著しく低下し、Al集積性と細胞膜透過性が著しく増大した。(4)Al感受性イネのコシヒカリは、暗所・メバロン酸処理でAl耐性が明らかに向上し、S合成の他の鍵遺伝子HMGの発現が増大した。以上により、Al耐性向上にSを増やすことの重要性が示唆された。
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[Journal Article]2010
Author(s)
海野佑介
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Journal Title
難培養微生物研究の最新技術II-ゲノムか遺跡を中心とした最前線と将来展望-(植物根圏微生物群集)(Agrobios(International), Jodhpur, India)
Pages: 116-126
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[Journal Article]2009
Author(s)
Sato, A.
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Journal Title
Sustainable Agriculture for Food, Bio-energy and Livelihood Security(Possibility of Rhizosphere Regulation by Root Exudates)(Agrobios(International), Jodhpur, India)
Pages: 335-346
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[Journal Article]2009
Author(s)
Yamamoto, Y.
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Journal Title
Plant-Soil Interactions at low pH : A Nutriomic Approach(Proceedings of the 7^<th> International Symposium on Plant-Soil Interactions at Low pH)(South China University of Technology Press)
Pages: 93-94
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