Functional analysis of peptides and receptors that contribute to zinc homeostasis in plants

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K05758
• 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: Ritsumeikan University
• Principal Investigator: Fukao Yoichiro 立命館大学, 生命科学部, 教授 (80432590)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 亜鉛欠乏 / ペプチド / シロイヌナズナ / 細胞壁

Outline of Final Research Achievements

The five DEFL peptides targeted in this study were shown to be upregulated upon zinc deficiency, expressed mainly in roots, and regulated by the transcription factor bZIP19. The peptide mutants then showed a phenotype of longer roots on various media as well as zinc deficiency. Subcellular localization analysis showed that the peptide localized to the cell wall, and atomic force microscopy analysis showed that the cell wall strength of the mutant was weakened. The cell length in the root elongation region of the mutant was increased, suggesting that the peptide localizes to the cell wall and functions to control cell length.

Free Research Field

植物栄養学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

研究対象としたペプチドは、一般的なプロテオーム解析において同定されるほど発現量が多いが、その機能は全く不明であった。野生型シロイヌナズナは、亜鉛欠乏のような環境下では個体を大きくしても栄養を獲得できないことから、生長を抑制することで必要以上にエネルギー消費しないようにしていると予想される。一方、当該ペプチドのシロイヌナズナ変異体ではその制御が効かず亜鉛欠乏培地でも根がなった。また細胞内局在解析からペプチドが細胞壁に局在していることや、変異体の細胞壁強度が弱くなっていたことから、ペプチドは細胞の長さを制御する機能をもつことが示唆された。