2011 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のOsACRとOsACTPKの窒素(N)情報検知・伝達機能とN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環境下での炭素(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の生理・生化学的機能解析を進めた。
大腸菌内発現組換えOsACTPK1精製標品がMn^<2+>依存性タンパク質リン酸化活性を有すことを確認した。N情報やC/N情報の感知機能の観点から、このリン酸化活性に影響を与える遊離アミノ酸等の探索を行った。
外来NH_4^+充足下のTosl7挿入OsACTPK1遺伝子破壊イネ系統(OsACTPK1-KO)幼植物では、同遺伝子非破壊分離系統(対照系統)と比較して、根でのNH_4^+初期同化を担うサイトゾル型Gln合成酵素(GS1)とNADH-Glu合成酵素(GOGAT)の含量増加が確認された。昨年度の結果と合わせて考察すると、外来NH_4^+充足下のOsACTPK1-KO幼植物における全N含量と遊離アミノ酸含量の増加は、根のNH_4^+吸収量とGS1/NADH-GOGAT含量の増加に起因すると考えられた。
通常大気CO_2と高CO_2の条件下で、充足～過剰濃度のNH_4^+を供給したOsACTPK1-KOと対照系統の幼植物の表現形を比較した。この解析結果より、イネ幼植物根でのOsACTPK1のNH_4^+吸収調節を介したNH_4^+過剰蓄積回避への関与が示唆された。また、高CO_2下でOsACTPK1-KOは生長阻害が促進されたが、光合成機能が不充分な生育初期幼植物への過剰NH_4^+吸収・蓄積が一因と推察された。
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