2010 Fiscal Year Annual Research Report
高CO2環境下のイネの炭素・窒素栄養バランス高次統御に関わる窒素情報伝達系の解明
Publicly Offered Research
| Project Area | Comprehensive studies of plant responses to high CO2 world by an innovative consortium of ecologists and molecular biologists |
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22114502
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
早川 俊彦 東北大学, 大学院・農学研究科, 准教授 (60261492)
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| Keywords | 遺伝子 / シグナル伝達 / 植物 / 生理学 / 環境 |
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| Research Abstract |
本研究では、イネGln情報伝達系構成因子候補OsACRとOsACTPKの窒素情報検知・伝達機能と窒素の吸収同化・転流利用機構への関与を検証するとともに、高CO_2環境下でのC/Nバランス調節機構への寄与を明らかとする。今年度は、OsACTPK1に関して解析を進めた。イネ幼植物でのOsACTPK族転写産物の発現解析から、OsACTPK1が外来NH_4^+充足下のイネ根で機能することが示唆された。また、OsACTPK1-緑色蛍光タンパク質融合タンパク質のタマネギ表皮細胞とイネ培養細胞での一過的発現解析から、OsACTPK1のサイトゾルと核への両局在が示唆された。レトロトランスポゾンTos17挿入OsACTPK1遺伝子破壊イネ系統群(OsACTPK1-KO)と同様な遺伝背景のOsACTPK1遺伝子にTos17が挿入されていない分離系統群(対照系統)を比較解析した結果では、根のGln応答性遺伝子を含めたNH_4^+吸収・同化系遺伝子の発現に差異はなかった。しかし、低濃度から充足濃度の外来NH_4^+供給下で栽培したOsACTPK1-KO幼植物では、対照系統と比較して、NH_4^+充足条件下で、根の伸長・乾物重減少と地上部の生育・乾物重増加及び根と地上部の全窒素・遊離アミノ酸含量の増加が認められ、根のNH_4^+蓄積量も増加した。この際、OsACTPK1-KO根では、NH_4^+吸収速度が増加していた。次に、CO_2濃度制御が可能な人工気象器を用いて、大気CO2と高CO2環境でのイネの水耕栽培系を構築した。予備的な解析では、外来NH_4^+過剰下のOsACTPK1-KOでは成長阻害が生じ、かつ、高CO_2環境では生育阻害がより助長された。以上から、NH_4^+供給充足・過剰下のイネ幼植物根において、OsACTPK1がNH_4^+吸収制御に関わることが示唆された。
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