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2021 Fiscal Year Annual Research Report

Study on the mechanism of nutrient recognition and coordination of nutrient response in plants

Research Project

Project/Area Number 19H05637
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

藤原 徹  東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 教授 (80242163)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 三輪 京子  北海道大学, 地球環境科学研究院, 准教授 (50570587)
高野 順平  大阪府立大学, 生命環境科学研究科, 教授 (70532472)
Project Period (FY) 2019-06-26 – 2024-03-31
Keywords栄養感知機構 / 下流現象 / 成長制御 / 数理モデル / リボソーム
Outline of Annual Research Achievements

本研究では栄養感知の分子機構の解明と感知に伴って起こる現象の普遍的な解析を(1)細胞内、(2)細胞膜、(3)細胞壁の3つコンパートメントごとに進めきている。本年度の成果の概略を記す。(1)細胞内感知機構の構造的理解としてはリボソーム構造解析の結果に基づき、翻訳停止プロセスで起こる反応についてのホウ素の影響について生化学解析を進めたところ、ホウ素濃度がAUGUAA上で停止したリボソームにおけるアミノアシルtRNAの分解に影響を及ぼすことが明らかになった。また、ホウ素依存的なAUGUAA配列での翻訳停止現象に異常を示す変異株については原因遺伝子を明らかにし、当該遺伝子のコードするタンパク質と翻訳反応、mRNA分解反応との関係を解析した。その結果原因遺伝子の一つがAUGUAAを持つmRNA上で停止したリボソームの周辺でmRNAを切断する可能性を持っていることを明らかにした。また、翻訳制御に伴って分解されるmRNAの分解断片の役割についても検討を行った。細胞内のホウ素濃度によって翻訳制御を受けるNIP5;1遺伝子は転写もホウ素で影響されることが明らかになり、さらにこの転写制御にmRNAの分解断片が関与している可能性が明らかになった。(2)細胞膜:細胞膜に局在するホウ素輸送体BOR1はホウ素濃度が高まると細胞内に選択的に取り込まれ分解される。昨年度までのBOR1変異タンパク質のホウ素条件に応じた蓄積変化の観察に加えて、BOR1と相互作用するタンパク質を解析するための各種系統などの整備を進めた。(3)細胞壁:ホウ素欠乏での生育が野生型よりも優れた複数のシロイヌナズナ変異株について、ペクチン含量等に異常があることが見出されている。本年度は昨年度までに解析が進んでいなかった変異株について、原因遺伝子やその遺伝子産物の機能についての推定を進めた。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

3つのそれぞれの区画の研究について新たな知見が得られており、また論文発表も進んでおり、概ね順調に進展していると考えている。

Strategy for Future Research Activity

当初の計画に従って研究を進めていく予定である。

  • Research Products

    (13 results)

All 2022 2021

All Journal Article (7 results) (of which Int'l Joint Research: 7 results,  Peer Reviewed: 7 results,  Open Access: 7 results) Presentation (6 results)

  • [Journal Article] Involvement of NGATHA-Like 1 Transcription Factor in Boron Transport under Low and High Boron Conditions2022

    • Author(s)
      Tsednee,M., Tanaka, M., Fh Giehl, R., von Wirテゥn, N. and Fujiwara, T.
    • Journal Title

      Plant and Cell Physiology

      Volume: 63(9) Pages: 1242-1252

    • DOI

      10.1093/pcp/pcac099

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Arabidopsis Glucan Synthase-Like1 (GSL1) Is Required for Tolerance to Low-Calcium Conditions and Exhibits a Function Comparable to GSL102022

    • Author(s)
      Shikanai, Y., Takahashi, S., Enomoto, Y., Yamagami, M., Yamaguchi, K., Shigenobu, S., Kamiya, T. and Fujiwara, T.
    • Journal Title

      Plant and Cell Physiology

      Volume: 63(10) Pages: 1474-1484

    • DOI

      10.1093/pcp/pcac106

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Role of GSL8 in low calcium tolerance in Arabidopsis thaliana2022

    • Author(s)
      Shikanai Yusuke、Asada Mayu、Sato Takafumi、Enomoto Yusuke、Yamagami Mutsumi、Yamaguchi Katsushi、Shigenobu Shuji、Kamiya Takehiro、Fujiwara Toru
    • Journal Title

      Plant Biotechnology

      Volume: 39 Pages: 221~227

    • DOI

      10.5511/plantbiotechnology.22.0421a

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] OsVIT2 mutation increases Fe and Zn of grain without compromising the growth in a paddy field2022

    • Author(s)
      Kandwal, P., Fujiwara, T. and Kamiya, T.
    • Journal Title

      Frontiers in Plant Science

      Volume: 13 Pages: 868611

    • DOI

      10.3389/fpls.2022.868661

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Golgi-localized AtTMN1/EMP12 functions in the deposition of rhamnogalacturonan II and I for cell growth in Arabidopsis2021

    • Author(s)
      Hiroguchi, A., Sakamoto, S., Mitsuda, N., Miwa, K.
    • Journal Title

      Journal of Experimental Botany

      Volume: 72(10) Pages: 3611-3629

    • DOI

      10.1093/jxb/erab065

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Global analysis of boron-induced ribosome stalling reveals its effects on translation termination and unique regulation by AUG-stops in Arabidopsis shoots2021

    • Author(s)
      Sotta, N., Chiba,Y., Miwa,K., Takamatsu,S., Tanaka,M., Yamashita,Y., Naito,S. and Fujiwara, T.
    • Journal Title

      Plant Journal

      Volume: 106(5) Pages: 1455-1467

    • DOI

      10.1111/tpj.15248

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Growth and nitrate reductase activity are impaired in rice osnlp4 mutantssupplied with nitrate2021

    • Author(s)
      Wang, M., Hasegawa, T., Beier, M.P., Hayashi, M., Ohmori, Y., Yano, K., Teramoto, S., Kamiya, T. and Fujiwara, T.
    • Journal Title

      Plant and Cell Physiology

      Volume: 62(7) Pages: 1156-1167

    • DOI

      10.1093/pcp/pcab035

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Possible involvement of Arabidopsis WAK (wall-associated kinase) in low-calcium response2022

    • Author(s)
      Shuichi Hashimoto, Yusuke Shikanai, Takehiro Kamiya, Toru Fujiwara
    • Organizer
      第63回日本植物生理学会年会
  • [Presentation] Mechanical stimulation via one-axis clinostat enhances Arabidopsis thaliana shoot growth2022

    • Author(s)
      Yunshu Wang,Marcel Pascal Beier, Toru Fujiwara
    • Organizer
      第63回日本植物生理学会年会
  • [Presentation] Sucrose induced net deformation of Arabidopsis roots2021

    • Author(s)
      Beier Marcel Pascal
    • Organizer
      The 7th International Conference on Plant Cell Wall Biology
  • [Presentation] イネ根の栄養屈性を制御する ENR1の機能解析2021

    • Author(s)
      山崎清志,藤原 徹
    • Organizer
      日本土壌肥料学会2021年度北海道大会
  • [Presentation] サリチル酸の合成と応答は、低カルシウム条件でのシロイヌナズナの生育を抑制する2021

    • Author(s)
      橋本秀一,鹿内勇佑,神谷岳洋,藤原 徹
    • Organizer
      日本土壌肥料学会2021年度北海道大会
  • [Presentation] Mechanical properties of Arabidopsis thaliana roots under boron or sucrose supply2021

    • Author(s)
      Marcel Pascal Beier,王 韵書,林 駿平,三輪京子,肥田博隆,藤原 徹
    • Organizer
      日本土壌肥料学会2021年度北海道大会

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Published: 2023-12-25  

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