2017 Fiscal Year Annual Research Report
Homeostasis of Plant Mineral Nutrients and Growth-Modeling of Overall Regulation
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25221202
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
藤原 徹 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 教授 (80242163)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
内藤 哲 北海道大学, 農学研究院, 教授 (20164105)
三輪 京子 北海道大学, 地球環境科学研究院, 准教授 (50570587)
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| Project Period (FY) |
2013-05-31 – 2018-03-31
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| Keywords | 無機栄養 / 輸送 / 制御 / モデル / 遺伝子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度までに取得していたシロイヌナズナ変異株の分子遺伝学的解析によって同定した原因遺伝子の役割に関する研究をさらに進めた。同定された原因遺伝子の一つは５‘上流側にuORFを持っており、このuORFの翻訳がマグネシウム依存的に変化すること、mainORFを過剰発現させるとマグネシウム濃度が低い条件での生育が改善することを見出した。各種栄養欠乏条件で栽培したシロイヌナズナのmRNA seqのデータからlong-non coding RNAを選び出しその発現が変化するものを見出し、当該lincRNAが窒素栄養に対する応答に関与する可能性を見出した。
NIP5;1遺伝子のmRNAのホウ素による制御機構の解析については、in vitro translation系を用いて、ホウ素を加えた条件でAUGUAA配列上に停止したリボソームを精製する系を確立した。理化学研究所との共同研究によりcryo-EMを用いた構造解析を試みた。その結果、AUGUAA上で停止しているリボソームはPサイトにAUGがAサイトにUAAが存在した状態であることが明らかになった。また、昨年度までに同定したAUGUAA配列依存的なホウ素応答を引き起こすことができないシロイヌナズナ変異株の原因遺伝子を推定した。この遺伝子はmRNAの分解に関与している可能性があるもので、リボソームが停止した後のmRNA切断に関わっている可能性が考えられた。また、これらの研究を通じてAUGUAA配列を介した翻訳制御が転写制御を伴って起こっていることを明らかにした。環境中の栄養条件が変化すると変化直後はmRNAを素早く分解することによって、不必要なmRNAの濃度を下げるものの、変化した栄養条件が継続すると転写制御によって発現を効率的に抑制していることが明らかになった。この現象の解析の過程では数理モデルを用いた分解速度の推定などを行なった。
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| Research Progress Status |
平成29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成29年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Local boron concentrations in tuberous roots of Japanese radish (Raphanus sativus L.) negatively correlate with distribution of brown heart2018
Author(s)
Sotta, N., Bian, B., Peng, D., Hongkham, P., Kamiya, T., Niikura, S. and Fujiwara, T.
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Journal Title
Plant Physiology and Biochemistry
Volume: 136
Pages: 58-66
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Proteasomal degradation of BRAHMA promotes Boron tolerance in Arabidopsis2018
Author(s)
Sakamoto, T., Tsujimoto-Inui, Y., Sotta, N., Hirakawa, T., M.Matsunaga, T., Fukao, Y., Matsunaga, S. and Fujiwara, T.
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Journal Title
Nature Communications
Volume: 9
Pages: 5285
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Exposure to heavy metal stress triggers changes in plasmodesmatal permeability via deposition and breakdown of callose2018
Author(s)
O'Lexy, R., Kasai, K., Clark, N., Fujiwara, T., Sozzani, R. and Gallagher, K.
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Journal Title
Journal of Experimental Botany
Volume: 69(15)
Pages: 3715-3728
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Boron-Dependent Translational Suppression of the Borate Exporter BOR1 Contributes to the Avoidance of Boron Toxicity2018
Author(s)
Aibara, I., Hirai, T., Kasai, K., Takano, J., Onouchi, H., Naito, S., Fujiwara, T. and Miwa, K.
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Journal Title
Plant Physiology
Volume: 177
Pages: 759-774
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] SPL7 locally regulates copper-homeostasis-related genes in Arabidopsis2018
Author(s)
Araki, R., Mermod, M., Yamasaki, H., Kamiya, T., Fujiwara, T. and Shikanai, T.
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Journal Title
Journal of Plant Physiology
Volume: 224/225
Pages: 137-143
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Rapid transporter regulation prevents substrate flow traffic jams in boron transport.2017
Author(s)
Sotta, N., Duncan, S., Tanaka, M., Sato, T., Maree, A. F., Fujiwara, T., & Grieneisen, V. A.
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Journal Title
eLife
Volume: 6:e27038
Pages: -
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] The Minimum Open Reading Frame, AUG-Stop, Induces Boron-Dependent Ribosome Stalling and mRNA Degradation2017
Author(s)
Tanaka, M., Sotta, N., Yamazumi, Y., Yamashita, Y., Miwa, K., Murota, K., Chiba, Y., Hirai, MY., Akiyama, T., Onouchi, H., Naito, S. and Fujiwara,
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Journal Title
Plant Cell
Volume: 28(11)
Pages: 2830-2849
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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