ラジオアイソトープ、微少電極、蛍光プローブを相補的に用いた植物根のイオン輸送解析
| Project/Area Number |
19KK0148
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| Research Category |
Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 38:Agricultural chemistry and related fields
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
田野井 慶太朗 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 教授 (90361576)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小林 奈通子 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 准教授 (60708345)
杉田 亮平 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 助教 (60724747)
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| Project Period (FY) |
2019-10-07 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2019)
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| Budget Amount *help |
¥18,590,000 (Direct Cost: ¥14,300,000、Indirect Cost: ¥4,290,000)
Fiscal Year 2023: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Fiscal Year 2021: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2020: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
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| Keywords | 植物 / イオン / 放射性同位体 / 蛍光寿命イメージング法 / 微小イオン電極測定装置 / ラジオアイソトープ利用 / イオン輸送解析 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、植物がイオン環境の変化を検知し迅速に対応するメカニズムには細胞質内イオン濃度の変動が直接的に関わっているとの仮説を立て、これを国際共同研究において検証する。従来から、イオンの欠乏や過剰に応じた細胞内シグナリングにおいては、細胞質内イオン濃度変化を起点とするモデルが想定されている。しかしながら、実際に細胞質内イオン濃度変化とイオン吸収速度変化を同組織部位で測定した例はほとんどなく、イオン環境を検知する分子は不明である。本研究では、迅速な環境応答の一つである根のイオン吸収活性を把握しながら細胞質内イオン濃度の情報を得ることで、植物のイオン環境検知メカニズムの解明にせまる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
植物はイオン環境の急な変化に晒されると、根からのイオン吸収速度を10分以内に調節する環境応答機構をもつが、その実体は不明である。本研究では、植物が根の細胞質内イオン濃度の変化を検知しているという仮説の検証を目的として、マグネシウムイオンとナトリウムイオンの吸収速度を解析対象とし、細胞質内イオン濃度とイオン吸収速度の関係について法則性を明らかにする。そのために、①Mg2+やNa+の吸収速度が変化する条件（培地中イオン濃度と時間）において、放射性同位元素（RI）を使ったトレーサー実験で、②Mg2+やNa+の吸収速度が変化する部位を、微小イオン電極法（MIFE）で、③Mg2+やNa+の吸収速度が変化した根組織の細胞質内イオン濃度の変化を、蛍光寿命イメージング法（FLIM）で、それぞれ計測することで、根でのイオンFluxと細胞質内イオン濃度との法則性を明らかにする。
本年度は、Mg2+についてはMIFEやFLIMでの植物の設定を想定した上で、変異体に対して28Mgを用いたトレーサー実験をおこなった。次年度MIFをタスマニア大学で実施するための準備をおこなった。
植物の根でFLIMを実施するための環境整備をミラノ大学でおこなった。また、Mg2+を蛍光色素により検出する方法を試行したが再現性に問題があることから、Mg2+を検出する蛍光タンパク質をいくつか設定し、それらを発現させる植物の作成をスタートさせた。次年度、この植物を用いることでFLIM解析ができるものと考えている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初はMIFEの条件設定からスタートさせる予定であったが受け入れ先研究者の都合により2020年度へと延期させた。そのかわり当初は2020年度に実施する予定だったミラノ大学でのFLIMをスタートさせることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
FLIMを成功させるための条件がおおよそわかったので、そのためのイオン検出用蛍光タンパク質を発現させた植物の作成を最優先に進める予定である。またMIFEについてはMg2+イオンを感度よく検出できず、またCa2+イオンの影響を多大に受ける問題があるので、この点を克服できそうなイオノフォアを選定し、タスマニア大学で試行する計画である。
一方で、新型コロナの影響で、来年度オーストラリアやイタリアへ渡航できないことも考慮に入れる必要が出てきた。そこで、両者ともに実験材料を準備することを最優先とし、また先に植物材料を先方へ送って、先方で試行してもらい、さらに問題点を日本で対応するなどのやり方で、直接渡航できない点をフォローしなんとか研究を推進したいと考えている。
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Report
(1 results)
Research Products
(4 results)
