異形根性に基づく水吸収輸送モデルの構築：細胞―根系間の階層的水分生理情報の統合
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18H02188
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 39020:Crop production science-related
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
山内 章 名古屋大学, 生命農学研究科, 教授 (30230303)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
三屋 史朗 名古屋大学, 生命農学研究科, 講師 (70432250)
仲田 麻奈 名古屋大学, 農学国際教育研究センター, 助教 (70623958)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥17,160,000 (Direct Cost: ¥13,200,000、Indirect Cost: ¥3,960,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Fiscal Year 2018: ¥9,230,000 (Direct Cost: ¥7,100,000、Indirect Cost: ¥2,130,000)
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| Keywords | 異形根 / セルフプレッシャープローブ / 水通導性 / ルートプレッシャープローブ / セルプレッシャープロ―ブ / セルプレッシャープローブ / プレッシャーチャンバー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1) 側根を含む個根の細胞、組織、全体レベルでの水通導性測定技術の確立
従来のセルプレッシャープローブ法(Nakashima et al., 2016)を基礎とし、いくつかの改良を施し、測定精度を向上させた。また、プレッシャーチャンバーを用いた根系の水通導性測定にかかわって、測定に用いる個体の分げつ数が多いほど、測定値が大きくなることを見出し、気密性を格段に向上させることによって、従来困難視されていた複数分げつを有する個体の測定が可能になった。
2) 異形根の種類・齢ごとの水分生理形質の特定
リグニン、スベリンの蓄積と水通導性との間に相関関係は認められなかったが、IRAT 109は他品種と比較して蓄積程度が高く、これらの疎水性物質の蓄積程度に品種間差異が存在することが判明した。また、いずれの品種、処理においても内皮の細胞壁への蓄積程度が外皮を上回った。一方、L型側根における通気組織率と、S型側根の表面積、および吸水の駆動力が静水圧差の場合の水通導性との間に強い正の相関関係が認められた。さらに、S型側根の表面積とこの水通導性との間にも正の相関関係が認められたことから、L型側根における通気組織形成はS型表面積の拡大に寄与し、根系全体の水通導性の増加に貢献している可能性が示唆された。
浸透ポテンシャル勾配が駆動力となるときの水移動においては、根の表面積ではなく、異形根の種類が通導性を規定することをがわかった。また、25日齢の節根系においても同様の結果が得られたことから、加齢によって異形根間の水輸送能における役割分担は変化するのではなく、播種後5日目という早い生育段階でS型側根はすでに高い通導性を有していると考えられた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
セルプレッシャープローブ装置の改良が、計画通りには進んでいない。装置全体はほぼ完成に近づいた。一方、測定に関わり次のような目標を設定した。(a) 側根用固定具の開発、(b) キャピラリー先端を蛍光ラベリング・蛍光観察し、深層細胞へ正確にアプローチ、(c) キャピラリー先端に細胞液を充填し、深層細胞測定に必要な細胞液―オイル間メニスカスを形成、(d) 低動粘係数シリコーンオイルを導入し、オイル充填が必要なプローブ本体を小型化し、メニスカス移動の遅延を解消する。しかし、いずれの点においても、不十分な面が残っている。
これ以外の点については、計画通り、あるいは計画より進んでいる面もある。
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| Strategy for Future Research Activity |
A. 受動的・能動的吸水における器官・組織・細胞レベルでの異形根別水通導性の測定
A-1. プレッシャーチャンバー法・出液法を用いた根系の水通導性の測定 これまでの研究に引き続き、プレッシャーチャンバー法で根系のLp(hydrostatic)の測定を行う。また、同時に出液法によりLp(osmotic)を測定する。さらに、画像解析ソフトウェア(WinRHIZO)を用い、各異形根の表面積を測定し、単位表面積あたりの水通導性を評価する。根系全体の表面積に占める各異形根の表面積から、水吸収に対するそれぞれの相対的貢献度を推定する。A-2. セルプレッシャープローブ法を用いた細胞膜の水通導性の測定 セルプレッシャープローブ装置の改良を続ける。またそれを用いて内皮および外皮細胞の膨圧変化および細胞溶質の浸透圧を測定し、cell-to-cell経路の水移動に関わる細胞膜の水通導性を求める。加えて、根軸に沿って異なる細胞の水通導性を測定し、根齢が水通導性に及ぼす影響についても検討する。
B. 水分生理関連形質と水通導性との関係性解析
B-1. アクアポリン発現と細胞膜の水通導性との定量的関係 細胞膜および液胞膜におけるアクアポリンのmRNA発現量を解析し、水通導性との定量的関係を調べる。また、組織における局在性を免疫染色法を用いて調べる(Matsunamiら 2016)。B-2. 通気組織形成と水通導性との定量的関係 主軸根およびL型側根における通気組織率を切片画像から面積法(Visser and Bogemann 2003)で測定し、水通導性との定量的関係を調べる。
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Report
(1 results)
Research Products
(7 results)
