植物の新規有害金属トランスポーターの同定

2011 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21248009
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: 馬 建鋒 岡山大学, 資源植物科学研究所, 教授 (80260389)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山地 直樹 岡山大学, 資源植物科学研究科, 助教 (00444646)
• Keywords: アルミニウム / ヒ素 / トランスポーター / カドミウム

Research Abstract

1.重金属超集積植物として知られているThlaspi caerulescensのカドミウムの高吸収に関与する遺伝子TcNramp1の発現解析を行った。その結果、TcNramp1は根と地上部の両方で発現し、その発現量は亜鉛欠乏や過剰処理、カドミウム処理に影響されなかった。またカドミウム集積の異なるエコタイプGangesとPrayonを比較すると、集積タイプのGangesでの発現が常に高かった。このことはTcNramp1がカドミウムの超集積に関与していることを示している。一方、イネの根において主なカドミウム吸収トランスポーターがOsNramp5であることを突き止めた。さらにOsHMA2が根から地上部へのカドミウムの輸送に関わっていることを明らかにした。
2.世界のイネコアコレクション123品種を用いてケイ酸の吸収と亜ヒ酸、メチルヒ素の集積の品種間差を調べた。その結果、品種によってケイ酸の吸収能力は6倍、亜ヒ酸集積は3.2倍、メチルヒ素集積は7.0倍の差が見られた。またジャポニカ品種はインディカ品種よりケイ酸と亜ヒ酸の集積量が多い傾向を示した。メチルヒ素の集積には亜種間に差がなかった。ケイ酸吸収量と亜ヒ酸集積量の間に全品種を通じての相関は示されなかったが、ケイ酸吸収量の多い品種は地上部のヒ素濃度も高い傾向があった。ケイ酸吸収量とメチルヒ素の集積量との間にも相関は見られなかった。これらのことは地上部のヒ素の集積量はケイ酸吸収能力のみによって規定されず、他の因子も関与していることを示唆している。
3.A1で処理したソバの根のEST解析から、発現量の高いトランスポーターの1つであるFelREG2について解析を行った。FeIREG2は鉄欠乏で誘導されず、Alによって発現が誘導された。また他の金属(Cd,La,Ni)には応答を示さなかった。この遺伝子は主に根で発現していた。FelREG2とGFPの融合遺伝子をタマネギ表皮細胞に発現させたところ、液胞膜に局在していた。FelREG2はA1や他の金属(Cd,Ni)の液胞への隔離に関与している可能性が考えられる。

Research Products

• [Journal Article] Acquisition of aluminium tolerance by modification of a single gene in barley (2012)
  • Author(s): Fujii, M., Yokosho, K., Yamaji, N., Saisho, D., Yamane, M., Takahashi, H., Sato, K., Nakazono, M., Ma, J. F.
  • Journal Title: Nature Communications Volume: Vol.3 Pages: 713
  • DOI: doi:10.1038/ncomms1726
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A leucine-rich repeat receptor-like kinase gene is involved in the specification of outer cell layers in rice roots (2012)
  • Author(s): Huang, C.F., Yamaji, N., Ono, K., Ma, J.F.
  • Journal Title: Plant J.
  • DOI: 10.1111/j.1365-313X.2011.04824.x
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A tonoplast-localized half-size ABC transporter is required for internal detoxificati on of aluminum in rice (2012)
  • Author(s): Huang, C.F., Yamaji, N., Chen, Z., Ma, J.F.
  • Journal Title: Plant J.
  • DOI: 10.1111/j.1365-313X.2011.04837.x
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] High resolution secondary ion mass spectrometry reveals the contrasting subcellular distribution of arsenic and silicon in rice roots (2011)
  • Author(s): Moore, K.L., Schroder, M., Wu, Z.C., Martin, B.G.H., Hawes, C.R., Mograth, S.P., Hawkesford, M.J., Ma, J.F., Zhao, FJ., Grovenor, C.R.M.
  • Journal Title: Plant Physiol. Volume: 156 Pages: 913-924
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Elevated expression of TcHMA3 plays a key role in the extreme Cd tolerance in a Cd-hyperaccumulating ecotype of Thlaspi caerulescens (2011)
  • Author(s): Ueno, D., Milner, M., Yamaji, N., Yokosho, K., Koyama, E., Zambrano, C., Kaskie, M., Ebbs, S., Kochian, L., Ma, J.F.
  • Journal Title: Plant J. Volume: 66 Pages: 852-862
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Physiological, genetic, and molecular characterization of a high-Cd-accumulating rice cultivar, Jarjan (2011)
  • Author(s): Ueno, D., Koyama, E., Yamaji, N., Ma, J.F.
  • Journal Title: J.Expt.Bot. Volume: 62 Pages: 2265-2272
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Genes involved in the accumulation of toxic Cd and As in rice (2011)
  • Author(s): Ma, J.F.
  • Organizer: Inernational Symposium of Rice functional Genomics 9^<th> ISRPG in Taiwan
  • Place of Presentation: Taipei, Taiwan(招待講演)
  • Year and Date: 20111107-20111109
• [Presentation] Transporters involved in uptake and detoxification of minerals in plants (2011)
  • Author(s): Ma, J.F.
  • Organizer: Rhizosphere 3 International Conference
  • Place of Presentation: Perth, Australia(招待講演)
  • Year and Date: 20110925-20110930
• [Presentation] Isolation and characterization of an Al-induced transporter gene in buckwheat (2011)
  • Author(s): Yokosho, K., Yamaji, N., Ma, J.F.
  • Organizer: Rhizosphere 3 International Conference
  • Place of Presentation: Perth, Australia
  • Year and Date: 20110925-20110930
• [Presentation] イネ有害元素の集積に関与する遺伝子の同定と応用 (2011)
  • Author(s): 馬建鋒
  • Organizer: 日本遺伝学会第83回大会
  • Place of Presentation: 京都(招待講演)
  • Year and Date: 20110920-20110923
• [Presentation] ソバのアルミニウム誘導性トランスポーターの単離と機能解析 (2011)
  • Author(s): 横正健剛、山地直樹、馬建鋒
  • Organizer: 日本土壌肥料学会年会
  • Place of Presentation: つくば
  • Year and Date: 20110808-10
• [Presentation] Transporters involved in accumulation of toxic Cd and As in rice (2011)
  • Author(s): Ma, J.F.
  • Organizer: 2nd International Symposium on Genomics and Crop Genetic Improvement
  • Place of Presentation: Wuhan, China(招待講演)
  • Year and Date: 20110704-20110708
• [Presentation] OsHMA3, a tonoplast-localized transporter for Cd, controls Cd transfer from the roots to the grains in rice (2011)
  • Author(s): Ma, J.F.
  • Organizer: 4th International IUPAC Symposium for Trace Elements in Food (TEF-4)
  • Place of Presentation: Aberdeen, Scotland(招待講演)
  • Year and Date: 20110619-20110622
• [Presentation] 作物の生産と品質に貢献するミネラルトランスポーター研究 (2011)
  • Author(s): 馬建鋒
  • Organizer: 植物微生物研究会第21回研究交流会プログラム
  • Place of Presentation: 岡山(招待講演)
  • Year and Date: 2011-09-20
• [Presentation] ケイ酸トランスポーターLsi1は亜ヒ酸も亜セレン酸も輸送する (2011)
  • Author(s): 馬建鋒、山地直樹、三谷奈見季
  • Organizer: 第3回植物アクアポリン研究検討会
  • Place of Presentation: 倉敷
  • Year and Date: 2011-06-03
• [Presentation] イネケイ酸輸送体OsNIP2;1の基質選択性の解析 (2011)
  • Author(s): 三谷奈見季・山地直樹・Zhao, F-J.・馬建鋒
  • Organizer: 第3回植物アクアポリン研究検討会
  • Place of Presentation: 倉敷
  • Year and Date: 2011-06-03
• [Presentation] イネヒ素とカドミウム吸収の分子機構 (2011)
  • Author(s): 馬建鋒
  • Organizer: 日本薬学会第132年会
  • Place of Presentation: 札幌(招待講演)
  • Year and Date: 2011-03-29