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根圏のイオンストレス環境に対する植物の応答反応と耐性獲得機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 07306020
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分総合
研究分野 植物栄養学・土壌学
研究機関岡山大学

研究代表者

松本 英明  岡山大学, 資源生物科学研究所, 教授 (80026418)

研究分担者 小西 茂毅 (小西 茂樹)  静岡大学, 農学部, 教授 (70026417)
茅野 充男  東京大学, 農学部, 教授 (10007677)
我妻 忠雄  山形大学, 農学部, 教授 (70007079)
森 敏  東京大学, 農学生命科学研究科, 教授 (90011915)
但野 利秋  北海道大学, 農学部, 教授 (40001440)
研究期間 (年度) 1995 – 1996
研究課題ステータス 完了 (1996年度)
配分額 *注記
6,500千円 (直接経費: 6,500千円)
1996年度: 6,500千円 (直接経費: 6,500千円)
キーワードイオンストレス / 応答反応 / 耐性獲得 / アルミニウム / リン酸欠乏 / 鉄欠乏 / 重金属 / 根圏 / アルミニウムストレス / リン酸欠乏ストレス / 鉄ストレス / 重金属ストレス
研究概要

アルミニウム(A1)ストレスに関し、コムギ根の伸長阻害の原因として、細胞分裂よりも細胞伸長の阻害が先に起こること、伸長阻害は表層より2〜3層内側の伸長域の細胞で見られ、細胞の型の変形を伴い、かつリグニンの集積を伴っていることを明らかにした。一方、チヤではA1施与によりマンガン過剰害の出現が抑制されることが分かった。黒ボク土のA1障害を土壌のコロイド化学的観点から検討し、アロフェン質黒ボク土ではA1^<3+>の過剰障害は発生しないが、非アロフェン質黒ボク土では著しいA1^<3+>の過剰障害が発生した。A1耐性機構を有機酸分泌の面から検討し、クエン酸>リンゴ酸>コハク酸の順でA1の無毒化が起こった。
難溶性リン酸の利用に関し、ニンジン低リン酸耐性株を用いクエン酸分泌に関して研究し、クエン酸合成酵素の活性が野生株に対して高いこと、一方、クエン酸の消費に関与するNADP‐ICDHの活性は逆に低いことを明らかにした。これらの意味を遺伝子レベルで明らかにするため、クエン酸合成酵素のcDNAの作製を試み、その発現機構についての研究準備を行った。ルービン根はリン酸欠乏状態で大量の酸性フォスファターゼを分泌する。そのタンパクおよびcDNAについて解析を行った結果、72KDaのンパクでそのcDNAは2207bpよりなることが明らかになった。また抗体を用い、酸性フォスファターゼの主根および側根における分布を明らかにした。
鉄欠乏により、キウリはリボフラビンを分泌すると同時に鉄還元活性が上昇した。鉄欠乏によりリボフラビンを分泌する植物と、しない植物を比較した結果、分泌する植物はいずれも鉄還元酵素活性が高いことが認められた。リボフラビン自体は鉄還元活性を持たないが、その共存が鉄還元反応を促進することを明らかにした。

報告書

(3件)
  • 1996 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1995 実績報告書
  • 研究成果

    (47件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (47件)

  • [文献書誌] Ma,J.F.: "Al-induced inhibition of root elongation in corn,Zea mays L. is overcome by Si addition." Plant Soil. (in press).

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  • [文献書誌] Ma,J.F.: "Internal detoxification mecahnism of aluminum in Hydrangea macropylla. Identification of Al form in the leaves." Plant Physiology. (in press).

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  • [文献書誌] Saigusa,M.: "Mechanism of reduction of exchangeable aluminum by gypsum application in acid Andosols." Soil Sci.Plant Nutr.(in press).

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  • [文献書誌] Matsumoto,H.: "Response of the plant root to aluminum stress : analysis of the inhibition of the root elongation and changes in membrane function." J.Plant Research. 109. 99-105 (1996)

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  • [文献書誌] Sasaki,M.: "Lignin deposition induced by aluminum in wheat (Triticum aestivum) roots." Physiologia Plantarum. 96. 193-198 (1996)

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  • [文献書誌] Kanazawa,K.: "Detection of two distinct isozymes of nicotianamine aminotransferase in Fe-deficient barley roots." J.Exp.Bot.46. 1241-1244 (1995)

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  • [文献書誌] Higuchi,K.: "Response of nicotianamine synthase activity to Fe-deficiency in tobacco plants as compared with barley." J.Exp.Bot.46. 1061-1063 (1995)

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  • [文献書誌] Wagatsuma,T.: "Plasma membrane of younger and outer cells is the primary specific site for aluminium toxicity in roots." plant Soil. 171. 105-112 (1995)

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  • [文献書誌] Wagatuma,T.: "Aluminum-tolerant protoplasts from roots can be collected with positively charged silica microbeads : a method based on differences in surface negativity" Plant Cell Physiol.36. 1493-1502 (1995)

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  • [文献書誌] Nakamura,S.: "Detection and characterization of protein kinases in rice phloem sap." Plant Cell Physiol.36. 19-27 (1995)

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  • [文献書誌] 滝田,英司: "アルファルファ低リン酸耐性細胞の選抜と生理的特性の解析:無菌条件下での植物育種の可能性について" 無菌生物. 26(in press).

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  • [文献書誌] 王剛: "チヤのマンガン耐性に及ぼすアルミニウムの影響" 土壌肥料学雑誌. 68(in press).

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  • [文献書誌] 新町文絵: "鉄欠乏にともなうリボフラビン分泌現象の植物種間差,根圏環境ストレスに対する植物根の生理的応答に関する研究(第3報)" 土壌肥料学雑誌. 66. 337-341 (1995)

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  • [文献書誌] Ma, J.F., et al.: "Al-induced inhibition of root elongation in corn, Zea mays L.is overcome by Si addition." Plant Soil. (in press).

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  • [文献書誌] Ma, J.F.et al.: "Internal detoxification mechanism of aluminum in Hydrangea macrophylla identification of Al form in the leaves." Plant Physiol.(in press).

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  • [文献書誌] Saigusa, M.et al.: "Mechanism of reduction of exchangeable aluminum by gypsum application in acid Andosols." Soil Sci.Plant Nutr. (in press).

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  • [文献書誌] Matsumoto, H., et al.: "Response of the plant root to aluminum stress : analysis of the inhibition of the root elongation and changes in membrane function." J.Plant Res.109. 99-105 (1996)

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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Sasaki, M., et al.: "Lignin deposition induced by aluminum in wheat (Triticum aestivum) roots." Physiol.Plant.96. 193-198 (1996)

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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kanazawa, K.et al.: "Detection of two distinct isozymes of nicotianamine aminotransferase in Fe-dificient barley roots." J.Exp.Bot.46. 1241-1244 (1995)

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      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Higuchi, K.et al.: "Response of nicotianamine synthase activity to Fe-deficiency in tobacco plants as compared with barley." J.Exp.Bot.46. 1061-1063 (1995)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Wagatsuma, T.et al.: "Plasma membrane of younger and outer cells is the primary specific site for aluminium toxicity in roots." Plant Soil. 171. 105-112 (1995)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Wagatsuma, T.et al.: "Aluminum-tolerant protoplasts from roots can be collected with positively charged silica microbeads : a method based on differences in surface negativity." Plant Cell Physiol.36. 1493-1502 (1995)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Nakamura, S.et al.: "Detection and characterization of protein kinases in rice phloem sap." Plant Cell Physiol.36. 19-27 (1995)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Sasaki,M.: "Aluminum inhibits growth and stability of cortical microtubules in wheat (Triticum aestivum) roots." Soil Sci.Plant Nutr. (in press).

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] Ezaki,B.: "Expression of a moderately anionic peroxidase is induced by aluminum treatment in tobacco cells ; Possible involvement of peroxidase isozymes in aluminum ion stress." Physiologia Plantarum. 96. 21-28 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] Yamamoto,Y.: "Tolerance to aluminum acquired during phosphate starvation of cultured tobacco cells." Plant Physiology. 112. 217-227 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] Ishikawa,S.: "Comparative toxicity of Al^<3+>,Yb^<3+>,and La^<3+> to root-tip cells differing in tolerance to high Al^<3+> in terms of' ionic potentals of dehydrated trivalent cations." Soil Sci.Plant Nutr.42. 613-625 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] Ozawa,K.: "Purification and properties of acid phosphatase secreted from lupin roots under phosphorus-deficiency conditions." Soil Sci.Plant Nutr.41. 461-469 (1995)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] Ezaki,B.: "Cloning and sequencing of the cDNAs induced by aluminium treatment and Pistarvation in cultured tobacco cells." Physiol.Plant. 93. 11-18 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] Ono,K.: "Synergistic inhibition of growth by aluminium and iron of tobacco (Nicotianatabacum L.) cells in suspension culture." Plant Cell Physiol.36. 115-125 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] Yamashita,K.: "Salt-stress-induced enhancement of anion efflux and transport activity at plasma membrane of barley roots." Soil Sci.Plant Nutr. (in press).

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] Ezaki,B.: "Expression of a moderately anionic peroxidase is induced by aluminum treatment in tobacco cells ; Possible involvement of peroxidase isozymes in aluminum ion stress." Physiol.Plant (in press).

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] Matsumoto,H.: "Response of the plant root to aluminum stress : analysis of the inhibition of the root elongation and changes in membrane function." J.Plant Res. (in press).

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] Sasaki,M.: "Lignin deposition induced by aluminum in wheat (Triticum aestivum) roots." Physiol.Plant (in press).

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] Ozawa,K.: "Purification and properties of acid phosphatase secreted from lupin roots under phosphorus-deficiency conditions." SoilSci.Plant Nutr.41. 461-469 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] Otani,T.: "Sensitivity of phosphorus uptake to changes in root length and soil volume." Agronomy Journal. (in press).

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] Otani,T.: "Phosphorus uptake mechanisms of crops grown in soils with low P status 1. Screening crops for efficient P uptake." SoilSci.Plant Nutr.(in press).

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] Ishiwatari,Y.: "Thioredoxin h is one of the major proteins in rice phloem sap." Planta. 195. 456-463 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] Nakamura,S.: "Detection and characterization of Ca-dependent protein kinase in rice phloem sap." Plant Cell Physiology. 36. 19-27 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] Naito,S.: "Expression of soybean seed storage protein genes in transgenic plants and their response to sulfur nutritional conditions." J.Plant Physiology. 145. 614-619 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] Yokota,M.: "Effects of sulfate concentration on the expression of a soybean seed storage protein gene and its reversibility in transgenic Arabidopsis thaliana." Plant Cell Physiology. 36. 1331-1339 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] Kanazawa,K.: "Detection of two distinct isozymes of nicotianamine aminolransferase in Fe-deficient barley roots." J.Exp.Bot.290. 1241-1244 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] Higuchi,K.: "Response of nicotianamine synthase activity to Fe-deficiency in tobacco plants compared with barley." J.Exp.Bot.289. 1061-1063 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] 新町文絵: "鉄欠乏にともなうリボフラビン分泌現象の植物種間差" 日本土壌肥料学雑誌. 66. 337-341 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] 王 剛: "チヤのマンガン・鉄に対する応答とそれらに及ぼすアルミニウムの影響" 日本土壌肥料学雑誌. 66. 617-624 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] Sasaki,M: "Plant-Soil Interactions at Low pH : Principles and Management (Date R.A.et al.eds)" Kluwer Academic Publishers, 6(285-290) (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] Chino,M.: "Accumulation of heavy metals in higher plants in “Remediation of Soils Contaminated with Metals",Chapter 6." Science and Technology Letters,Northwood,England (in press),

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書

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公開日: 1996-04-01   更新日: 2016-04-21  

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