2011 Fiscal Year Annual Research Report
イネ植物体内における利用可能な窒素の情報検知機構と情報伝達経路の分子統御系の解明
| Project/Area Number |
20380042
|
|---|
| Research Institution | Tohoku University |
|---|
Principal Investigator |
早川 俊彦 東北大学, 大学院・農学研究科, 准教授 (60261492)
|
|---|
| Keywords | 遺伝子 / シグナル伝達 / 植物 / 生理学 / 発現制御 |
|---|
| Research Abstract |
本研究では、イネにおける Gln シグナル検知因子候補の OsACR やO sACTPK の機能と窒素代謝系遺伝子発現や窒素代謝の調節への関与を検証・整理し、特に窒素の吸収同化・転流利用機構での Gln 情報伝達系の階層的分子統御機作を解明する。今年度は、OsACTPK1 の解析を進めた。
大腸菌内発現組換え OsACTPK1 精製標品が Mn^<2+> 依存性のタンパク質リン酸化活性を有すことを確認した。窒素情報や炭素/窒素比情報の感知機能の観点から、リン酸化活性への遊離アミノ酸等の添加効果も解析した。イムノブロット解析から、OsACTPK1 は、Tos17 挿入 OsACTPK1 遺伝子破壊イネ系統(OsACTPKI-KO)の根では検出されないが、外来 NH_4^+ 充足下の野生型・OsACTPK1遺伝子非破壊分離系統(対照系統)の根では蓄積することを確認した。外来 NH_4^+ 充足下の OsACTPK1-KO 幼植物では、対照系統と比較して、根での NH_4^+ 初期同化を担うサイトゾル型 Gln 合成酵素(GS1)と NADH-Glu 合成酵素(GOGAT)の含量増加が確認された。外来 NH_4^+ 充足下の OsACTPK1-KO 幼植物での全窒素含量と遊離アミノ酸含量の増加は、根の NH4+ 吸収量と GS1/NADH-GOGAT 含量の増加に起因すると考えられた。また、ICP-MS 解析より、外来 NH_4^+ 充足下の OsACTPK1-KO 幼植物では、NH_4^+ と競合的に吸収される K^+ の含量低下も認められた。次に、充足～過剰濃度のNH_4^+ を供給した OsACTPK1-KO と対照系統の幼植物の表現形を比較した。OsACTPK1-KO では、対照系統と比較して、地上部と根の乾物重当たりの全窒素含量が増加したが、過剰 NH4+ 供給下で地上部の乾物重が顕著に減少した。以上は、イネ幼植物根での OsACTPK1 のNH_4^+ 吸収調節を介した NH4+ 過剰蓄積回避への関与を示唆した。
|
