Functional analysis of nutrient absorption, transport and extrusion in plant epidermal cells

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K15424
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 38010:Plant nutrition and soil science-related
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: Sotta Naoyuki 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 助教 (10816292)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 植物栄養学 / シロイヌナズナ / トライコーム / ホウ素 / 数理モデル / シミュレーション / 輸送体

Outline of Final Research Achievements

In order to verify the role of root hair cells and non-root hair cells in nutrient absorption and transport in plants, we analyzed the characteristics of the transport system. The results theoretically revealed that morphological characteristics of root hair cells and non-root hair cells, especially the difference between the outer and inner surface areas, are important factors in the absorption and transport of substances, and that in the transport of boron, the different expression intensity of boron transporters in each cell type is an important factor in determining the boron distribution. In addition, we examined the significance of the boron transporters specifically expressed on trichomes. The results suggest that boron absorbed by plants may affect their resistance to feeding attack by insects.

Free Research Field

植物栄養学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究は数理生物的な解析より、根毛細胞と非根毛細胞の形態的な違いが、物質の吸収・輸送に影響を与えており、各細胞において輸送体を異なる強度で発現させることが栄養の分配を空間的に制御する上で重要であることを、シロイヌナズナの根におけるホウ素の輸送をケーススタディとして理論的に示した。これは根の形態的特徴と輸送システムの特性の関係を明らかにした点で術的な意義を持つとともに、食糧生産を支える植物の栄養獲得の仕組みを理解する上で重要な知見である。また本課題で得られた、植物が吸収したホウ素が昆虫に対する抵抗性に寄与するかもしれないという知見は、虫害防除における応用の可能性を持つ農業的にも重要な知見である。