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Elucidation of the whole cesium uptake pathway in rice plant (Construction of the model of cesium absorption and transport in higher plants)

Research Project

Project/Area Number 19H04272
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 63020:Radiation influence-related
Research InstitutionAkita Prefectural University

Principal Investigator

Rai Hiroki  秋田県立大学, 生物資源科学部, 准教授 (30503099)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 永澤 奈美子 (佐藤奈美子)  秋田県立大学, 生物資源科学部, 准教授 (00535289)
鈴井 伸郎  国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 放射線生物応用研究部, 上席研究員 (20391287)
古川 純  筑波大学, 生命環境系, 准教授 (40451687)
増田 寛志  秋田県立大学, 生物資源科学部, 助教 (40605268)
鈴木 龍一郎  秋田県立大学, 生物資源科学部, 准教授 (70632397)
永澤 信洋  秋田県立大学, 生物資源科学部, 准教授 (90599268)
Project Period (FY) 2019-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥17,160,000 (Direct Cost: ¥13,200,000、Indirect Cost: ¥3,960,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Fiscal Year 2020: ¥5,330,000 (Direct Cost: ¥4,100,000、Indirect Cost: ¥1,230,000)
Fiscal Year 2019: ¥5,980,000 (Direct Cost: ¥4,600,000、Indirect Cost: ¥1,380,000)
Keywordsセシウム / イネ / カリウム / 輸送体 / 放射性セシウム / OsHAK1 / 輸送経路 / 原発事故 / 変異体 / OsHAK1 / 吸収経路 / カリウム輸送体 / 水稲 / K輸送体 / OsHAK5 / 導管 / ローディング / 放射性
Outline of Research at the Start

イネの各部位で働くK輸送体の発現解析および機能解析、2重変異体のトレーサー実験などにより、主要なCs輸送経路を特定し、イネをモデルとした高等植物のCs吸収・輸送モデルを構築する。
また研究過程で根へのCs取り込みおよび体内輸送経路の主要輸送体をノックアウトした変異体を作出し、玄米のCsを極限的に低減させたCs低吸収イネの作出を目指す。

Outline of Final Research Achievements

We found a low Cs uptake mutant. The Cs concentration in brown rice of the mutant was less than 1/10 compared with wild type, and OsHAK1 was identified as the causative gene. In this study, we tried to identify the internal transport pathway of Cs absorbed from the roots, but we could not find a clear internal Cs transport pathway. It was suggested that Cs could not pass through most of the K transport system in the plant, and a small amount of Cs passively moved from the roots to the shoots. Cs studies in plants since Chernobyl have been considered to involve voltage-independent (VIC channel). We are currently creating a double mutant with OsHAK1 and the other mutant containing VIC.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

我々はOsHAK1を原因遺伝子とするCs低吸収変異体を発見し、この変異体を基軸として、本研究では主要なK輸送体のCs+輸送への関わりを調べたが、明確な体内輸送経路は見出せなかった。Csの体内輸送経路がKのそれとはまったく異なることが明らかになった。これは根への吸収を主に研究対象としていた植物のCs研究において新規の知見といえる。
今後Cs輸送をK輸送体以外でも調べ、最終的にはCsを全く吸収しない植物の作出を目指す。この植物は万が一の際のCs対応策としてもその有用性は高いと考えられる。

Report

(5 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • Research Products

    (16 results)

All 2023 2021 2020 2019

All Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 1 results) Presentation (9 results) (of which Invited: 1 results) Book (1 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Shoot base responds to root-applied glutathione and functions as a critical region to inhibit cadmium translocation from the roots to shoots in oilseed rape (Brassica napus)2021

    • Author(s)
      Li, J.-S., Suzui, N., Nakai, Y., Yin, Y.-G., Ishii, S., Fujimaki, S., Kawachi, N., Rai, H., Matsumoto, T., Sato-Izawa, K., Ohkama-Ohtsu, N., and Nakamura S.
    • Journal Title

      Plant Science

      Volume: 305 Pages: 110822-110822

    • DOI

      10.1016/j.plantsci.2021.110822

    • Related Report
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    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] 土壌,そして植物への放射性セシウムの動態2020

    • Author(s)
      頼 泰樹、河端 美玖
    • Journal Title

      化学と生物

      Volume: 6

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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] The dynamics of radio-cesium in soils and mechanism of cesium uptake into higher plants: Newly elucidated mechanism of cesium uptake into rice plants.2020

    • Author(s)
      Hiroki Rai, Miku Kawabata
    • Journal Title

      Frontier in Plant scicence

      Volume: -

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    • Author(s)
      Nakamura S, Suzui N, Yin YG, Ishii S, Fujimaki S, Kawachi N, Rai H, Matsumoto T, Sato-Izawa K, Ohkama-Ohtsu N
    • Journal Title

      Plant Science

      Volume: 290

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      Nakamura S, Wongkaew A, Nakai Y, Rai H, Ohkama-Ohtsu N.
    • Journal Title

      Plant Science

      Volume: 283 Pages: 424-434

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      頼 泰樹
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      頼 泰樹、河端 美玖、雨宮 あや乃、横山 咲、佐藤 奈美子、永澤 信洋、我彦 廣悦、服部 浩之、 古川 純、藤村 恵人、後藤 明俊
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      頼 泰樹、古川 純、河端 美玖、雨宮 あや乃、上野 真菜、藤村 恵人、佐藤 奈美 子、服部 浩之
    • Organizer
      日本土壌肥料学会 2019年度東北大会
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  • [Book] 新植物栄養・肥料学 改訂版2023

    • Author(s)
      米山 忠克、長谷川 功、関本 均
    • Total Pages
      232
    • Publisher
      朝倉書店
    • ISBN
      9784254431315
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  • [Patent(Industrial Property Rights)] セシウム吸収を制御する遺伝子およびセシウム低吸収性植物2021

    • Inventor(s)
      頼 泰樹 佐藤奈美子 その他
    • Industrial Property Rights Holder
      公立大学法人 秋田県立大学
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2021
    • Acquisition Date
      2021
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Published: 2019-04-18   Modified: 2024-01-30  

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