High Throughput Measurement of Radioactive Tracers for Searching QTL of Ion Dynamics in Plants

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H02885
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 38010:Plant nutrition and soil science-related
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: Tanoi Keitaro 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 教授 (90361576)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 鈴井 伸郎 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 量子バイオ基盤研究部, 上席研究員 (20391287) ; 古川 純 筑波大学, 生命環境系, 准教授 (40451687) ; 田中 伸裕 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 作物研究部門, 主任研究員 (60646230)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 放射性同位体 / トレーサー

Outline of Final Research Achievements

This study aimed to elucidate the mechanisms of ion dynamics within plants by establishing an experimental system that combines radioactive isotope (RI) live imaging with high-throughput measurement techniques. Using RI live imaging, we focused on the long transport of zinc (Zn) and clarified the dynamics of Zn in rice overexpressing OsHMA3. Additionally, we analyzed the translocation of inorganic elements from flag leaves to panicles in rice using high-throughput measurement techniques. After optimizing the measurement methods for a large number of samples, we conducted ionome analysis and subsequent GWAS, identifying peaks related to translocation. Finally, we discovered a fluorescent protein that emits light by exposure to radiation, enhancing the capabilities of RI imaging.

Free Research Field

放射線植物生理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究成果は、植物栄養学分野における放射性同位体（RI）の利用範囲を拡大するものである。近年のRIイメージング技術が分子メカニズムの解析に寄与できることを示した。また、イネの止葉から穂への無機元素の動態をハイスループットに解析し、GWASにより転流に関する遺伝子座を特定した。加えて、放射線で光るタンパク質を見出し、RIイメージングの高度化に貢献した。これらの成果は植物栄養学分野に広く適用可能であり、無機元素転流に関する貴重な情報を提供するものである。さらに、これらの技術と成果は植物科学分野全般で利用可能である。