2010 Fiscal Year Annual Research Report
菌根共生系の窒素代謝機構とその土壌圏の窒素循環における意義
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20380044
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
齋藤 雅典 東北大学, 大学院・農学研究科, 教授 (40355079)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
齋藤 勝晴 信州大学, 農学部, 准教授 (40444244)
青野 俊裕 東京大学, 生物生産工学センター, 助教 (10372418)
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| Keywords | 菌根 / 共生 / 窒素代謝 / アルギニン / アルカリホスファターゼ / ポリリン酸 |
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| Research Abstract |
本研究では、植物とアーバスキュラー菌根菌(AM菌)との共生システムにおいて、AM菌の植物の窒素吸収への寄与、および窒素に関わる代謝制御機構を解明し、土壌圏窒素循環におけるAM共生の意義を探ることを目的とする。
(1)窒素吸収へのAM菌の寄与、及び窒素がリン酸吸収移行に及ぼす影響:これまでの研究でAM菌の増殖ならびAM菌によるリン酸吸収が無機態窒素によって制御されていることが示されている。そこで、土壌無機態窒素を重窒素で標識し外生菌糸中のポリリン酸濃度との関係を調べたところ、重窒素atom%と高い相関が見いだされた。このことは、菌糸におけるポリリン酸合成、すなわちAM菌外生菌糸によるリン酸吸収は無機態窒素の吸収同化と共役していることを示唆するものである。
(2)窒素の主要移行態であるアルギニンの細胞内局在性:菌根菌の窒素輸送形態であるアルギニンとリン輸送形態であるポリリン酸の細胞内局在を調査した。アルギニンを検出するためにアルギニン-グルタルアルデヒド抗体による免疫染色法を検討したが、シグナルを検出することができなかった。ポリリン酸の局在をポリリン酸結合タンパク質を用いた免疫染色で解析したところ、ポリリン酸のシグナルは樹枝状体トランクの液胞や細胞壁に検出されたが、ファインブランチでは検出されなかった。
(3)アルカリホスファターゼ活性に及ぼす窒素の影響:AM菌のリン吸収に重要な役割を果たしていると考えられているが、その機能が不明のアルカリホスファターゼ遺伝子の発現に及ぼす植物の窒素栄養条件を解析した。AM菌を共生させたネギの葉面に蒸留水またはKNO_3を撒布し、感染根におけるAM菌アルカリホスファターゼ遺伝子の発現レベルを解析した。葉面撒布によるKNO_3添加によりAM菌アルカリホスファターゼ遺伝子の発現が変化することは無かった。
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