植物根の局所栄養応答を地上部から制御する分子機構の解明

2023 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K05324
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 山崎 清志 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 特任講師 (20611297)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2025-03-31
• Keywords: 栄養応答 / 不均一栄養環境 / 共発現ネットワーク / トランスクリプトーム / 根

Outline of Annual Research Achievements

植物は17種類の無機栄養元素のうち14種を土壌から吸収している。この14種を標的として【地上部→根】の栄養応答制御がみられる栄養元素の特定を続けてきた。本研究では根分けと水耕栽培を組み合わせ、1個体から生じる大部分の根をひたす水耕液の栄養濃度を低く/高くすることで地上部の栄養状況を低く/高くする。そして1個体から1本の根だけをモニタ用の水耕液にさらし、そこからどれくらいの栄養が吸収されるかをICP-MSによって測定・分析し、その吸収量が地上部の栄養状況によってどのように変化するかを評価する。最終的に、その変化をトランスクリプトームの変化により説明する。昨年度までに、地上部の栄養状況に応じて根が吸収するリンの量が変化する条件を特定したものの、栽培環境である温室で機器トラブルが生じたため、これまでと同じ栽培をしても同じ結果が再現できないことと、トランスクリプトーム解析用のサンプル調製に必要な栽培スケールを確保できなくなった。そこで本年度は、グロースチャンバーでさらに上記の栽培条件を改良し、4個体からそれぞれ1本ずつ根分けした4本の根を一つのモニタ用水耕液に浸すことで1サンプルの根量を4倍にする、より安定的な実験系を確立した。この改良により、リンに加え、カリウム、硫黄についても地上部の栄養に応じた吸収量の変化を観察することが可能になった。温室トラブルが解消次第、トランスクリプトーム解析用の栽培を試みる。

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

温室トラブルのため、これまでに確立した栽培環境を再現できなくなったため。

Strategy for Future Research Activity

地上部栄養濃度、水耕液から収奪された栄養量、根の栄養濃度、地上部トランスクリプトーム、根のトランスクリプトーム、を統合解析により、地上部における
どのような遺伝子群が地下部の遺伝子発現と相関を持ちうるか、を明らかにしていきたい。

Causes of Carryover

トランスクリプトーム解析用のRNAseqを外注することが遅れているため次年度に使用する学が生じた。次年度にサンプリング及びRNAseqを行う。