Characterization of Mg uptake mechanism utilizing the natural accessions and the ion-beam irradiated mutants

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K05751
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 38010:Plant nutrition and soil science-related
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: Kobayashi Natsuko 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 准教授 (60708345)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 市橋 泰範 国立研究開発法人理化学研究所, バイオリソース研究センター, チームリーダー (20723810) ; 小堀 峻吾 国立研究開発法人理化学研究所, バイオリソース研究センター, 開発研究員 (20792691)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: マグネシウム / イネ / シロイヌナズナ / MutMap / QTL-seq

Outline of Final Research Achievements

A long deletion was found on chromosome 1 of the ion-beam irradiated rice mutant with low magnesium concentration in the shoot part. Due to this deletion, two genes are lost in the mutant. So, we have generated knockout mutants, and identified the gene coding a zing finger protein as the causal gene for low magnesium phenotype. This is the first time that a zinc finger protein involved in magnesium dynamics in plants has been identified.
QTL-seq analysis was performed on the genomes of the low-magnesium Arabidopsis variety Ove-0 and the high-magnesium variety Col-0, and the locus that regulates magnesium concentration was found to be located in the 0~2.3 Mb region of chromosome 5.

Free Research Field

放射線植物生理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

多量必須元素であるマグネシウムの吸収や体内動態を司る複数のイオン輸送体は同定されているが、それらが協調してマグネシウムの濃度を制御する仕組みはよくわかっていない。本研究で発見したイネの遺伝子は、微生物や哺乳類にも相同遺伝子が存在するが、これまでにマグネシウム動態への関与が示されたことはない。また、シロイヌナズナにおける候補領域にも、マグネシウムに関係する既知の遺伝子は座上しておらず、マグネシウムの濃度制御に関わる新規の因子の発見が予想される。近年、主要穀物中のマグネシウム濃度は低下の一途をたどっており、これらの遺伝子の情報は高マグネシウム品種の開発につながると期待される。