2019 Fiscal Year Annual Research Report
異形根性に基づく水吸収輸送モデルの構築：細胞―根系間の階層的水分生理情報の統合
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18H02188
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
山内 章 名古屋大学, 生命農学研究科, 教授 (30230303)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
三屋 史朗 名古屋大学, 生命農学研究科, 講師 (70432250)
仲田 麻奈 名古屋大学, 農学国際教育研究センター, 助教 (70623958)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 異形根 / セルフプレッシャープローブ / 水通導性 / ルートプレッシャープローブ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1) 個根の水通導性測定技術の確立
従来のルートプレッシャープローブ法(Ranathunge et al., 2015)を基礎とし、イネ側根測定のための技術的改良を行った。切断した側根をルートプレッシャープローブ装置に接続できるように、各種医療用接着剤の使用を検討し、シアノアクリレート系瞬間接着剤を活用する方法を考案した。さらに、セルプレッシャープローブのプローブ機構を増設し接続する方法について検討を重ねた。
2) 異形根の種類・齢ごとの水通導性の特定
水耕栽培で成長させた根系を対象に、ルートプレッシャープローブで個根および根の部位の水通導性を測定する手法について検討した。
3) イネ根系を構成する異形根間のアクアポリン遺伝子発現量比較
異形根間で、アクアポリン遺伝子発現量を比較することを目的とし、次の方法によって、安定的な解析が可能なことがわかった。日本晴を材料として用い、水耕栽培により2週間生育させた根系より、種子根、種子根より分枝したL型側根とS型側根、および節根をそれぞれ水耕液中で切り分け、直ちに氷上に移した。5個体分の各異形根の新鮮重を測定し、それぞれ液体窒素で凍結した。異形根毎にRNeasy Plant Mini Kit (Qiagen, Germany)を用いて全RNAを抽出し、4種類のアクアポリン遺伝子(OsPIP2;1, OsPIP2;4, OsPIP2;5, OsTIP2;1)のプライマーを使用して、RT-PCR法で発現解析した。その結果、5個体の種子根から、新鮮重で26.0 mgのS型側根、13.7 mgのS型側根を分枝していないL型側根、80.5 mgの主軸根が得られ、遺伝子発現解析に必要な量を得ることができた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
セルプレッシャープローブの準備、対象根をステージに固定する装置の開発、プローブ機構の開発とセルプレッシャープローブへの接続を行う過程で、当初の想定に反し、細胞膨圧の応答にタイムラグが生じること、また、先行研究で一般に用いられているガラスキャピラリーの先端が、本研究対象のイネでは、その細胞壁が非常に硬く、うまく挿入できずにリークが生じる場合があることが判明した。これらは、本研究目的を達成するためには不可欠なため、同装置に使用する材料や機構を変更する必要が生じ、遅れが生じた。
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| Strategy for Future Research Activity |
1) イネの側根を含む個根の細胞、組織、全体レベルでの水通導性と水ポテンシャル測定技術の確立
上述のように、これまでに、プローブ機構の開発ならびにそのセルプレッシャープローブに接続する過程で、当初の想定に反し、細胞膨圧の応答にタイムラグが生じること、また、先行研究で一般に用いられているガラスキャピラリーの先端が、本研究対象のイネでは、その細胞壁が非常に硬く、挿入できずリークが生じることが判明した。そこで、これらを改善するために接続方法を改善し、また、キャピラリーに石英を用いる。
2) 異形根の種類・齢ごとの水分生理形質（水通導性、根表面積、水ポテンシャル勾配）の特定
寒天栽培またはメッシュタワーを用いた水耕栽培で成長させた根系を対象に、24時間ごとに伸長した異形根の種類・齢・分布を経時的かつ非破壊的に計測する。この時、ストレスのない対照条件に加え、ポリエチレングリコールを用いて浸透圧ストレス条件を与えて生育させた材料も作成する。
対照ならびに浸透圧ストレス条件下で生育させた各根系の表面積を異形根別に測定する。さらに、異形根の種類・齢ごとに代表的な根を切り出し、ルートプレッシャープローブで個根および根の部位の水通導性を測定する。また、道管の水通導性をHagen-Poiseuilleの法則に基づいて、導管直径から算出する。これらから、各異形根の、根系全体の通導性に対する、貢献度を定量的に求める。
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