植物の鉄欠乏耐性機能の制御

• 研究課題/領域番号: 13306007
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 植物栄養学・土壌学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 森 敏 東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 教授 (90011915)
• 研究分担者: 中西 啓仁 東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 助手 (80282698) ; 西澤 直子 東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 教授 (70156066) ; 北原 武 東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 教授 (40087573) ; 長谷川 和久 石川県農業短期大学, 附属農場, 教授 (10070848)
• 研究期間 (年度): 2001 – 2002
• 研究課題ステータス: 完了 (2002年度)
• 配分額: 18,460千円 (直接経費: 14,200千円、間接経費: 4,260千円); 2002年度: 18,460千円 (直接経費: 14,200千円、間接経費: 4,260千円)
• キーワード: アルカリ土壌 / 鉄欠乏耐性 / ニコチアナミン合成酵素遺伝子 / ニコチアナミンアミノ基転移酵素遺伝子 / Ids2 / プロモーター-GUS / 鉄欠乏応答性シスエレメント / Ids3 / 鉄欠乏 / シスエレメント(IRE) / トランス因子(IRBP) / ムギネ酸 / コウボ / one-hybrid法

研究概要

1)この2年間は,われわれが過去15年の間にオオムギからクローニングしたムギネ酸生合成系路上の遺伝子群のうち,Ids2(Iron deficiency specific clone no.2)とIds3(Iron deficiency specific clone no.3)に関して,その上流解析を行ってきた.すなわち,両遺伝子は鉄欠乏のオオムギ根で特異的に発現する.そこで,これらの遺伝子はこれまで植物で解明されていない「鉄欠乏応答シスエレメント」を有しているはずであるので,その同定作業にとりかかった.約2kbのIds2プロモーターを大まかに分断し,それぞれの断片のpromoter-GUSをタバコに導入し,まず500base上流の最小の鉄欠乏応答性シス領域があること画あることを見出した.この500baseの領域をさらに3'側と5'側から削った各数種類のpromoter-GUSのディリーションシリーズを作成し,タバコに導入し,40塩基ずつの2カ所のシス領域を確定した.さらにこのうちの1つの領域に関して,この40塩基に3塩基ずつ変異を導入したディリーションジリーズを作成し,ほぼ19塩基の有効な鉄欠乏応答性シスエレメントを確定した.現在,もう一方の40塩基の領域に関しても同様な手法で領域を狭めて有効な鉄欠乏応答性シスエレメントを確定する努力をしている.2)オオムギのニコチアナミンアミノ基転移酵素遺伝子(NAAT)をタンデムに連結して,イネに導入して,アルカリ土壌を用いてポットでの鉄欠乏耐性を検定した.二世代検定し,有望な株を選抜した.

研究成果

• [文献書誌] Yoshihara T et al.: "Analysis of some divalent metal contents in tobacco expressing the exogenous soybean ferritin gene"J Plant Nutr. (in press). (2003)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Bughio N et al.: "Cloning an iron regulated metal transporter from rice"J Exp Bot. 53. 1677-1682 (2002)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Yamaguchi et al.: "IDI7, a new iron-regulated ABC transporter from barley roots, localizes to the tonoplast"J Exp Bot. 53. 727-735 (2002)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Nakanishi H et al.: "Water (H_2^<15>O) flow in rice is regulated by the concentration of nutrients as monitored by positron multi-probe system (PMPS)"Soil Sci Plant Nutr. 48. 759-762 (2002)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Negishi T et al.: "cDNA microarray analysis of gene expression during iron deficiency stress in barley suggests that polar transport of vesicles is implicated in phytosiderophore secretion in Fe-deficient barley roots"Plant J. 30. 83-94 (2002)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Yoshihara T et al.: "Regulation of the iron-deficiency responsive gene, Ids2, of barley in tobacco"Plant Biotechnology. 20. 33-41 (2003)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 森敏, 前忠彦, 米山忠克: "植物栄養学"文永堂. 291 (2001)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Yoshihara et al Mori S: "Analysis of some divalent metal contents in tobacco expressing the exogenous soybean ferritin gene"J Plant Nutrition. in press. (2003)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Yoshihara T et al・・・Mori S: "Regulation of Iron-deficiency responsive gene, Ids2, of barley in transgenic tobacco"Plant Biotechnology. 20. 33-41 (2003)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Bughio N et al・・・Mori S: "Cloning an iron regulated metal transporter from rice"J Experimental Botany. 53. 1677-1682 (2002)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Yamaguchi H et al・・・Mori S: "IDI7, a new iron-reglated ABC transporter from barley roots, localizes to the tonoplasts"J Experimental Botany. 53. 727-735 (2002)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Negishi T et al・・・Nishizawa NK: "cDNA microarray analysis of gene expression during iron deficiency stress in barley suugests that polar transport of vesicles is implicated in phytosiderophore scretion in fe-deficient barley roots"Plant Journal. 30. 83-94 (2002)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Higuchi K et al・・・Mori S: "Analysis of transgenic rice containing barley nicotianamine synthase gene"Soil Sci Plant Nutr. 47. 315-322 (2001)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Higuchi K et al・・・Mori S: "The expression of a barley HvNAS1 (nicotianamine synthase) gene promoter-gus fusion gene in transgenic tobacco is induced by Fe-deficiency in roots"Biosci Biotechnol Biochem. 65. 1692-1696 (2001)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Higuchi K et al・・・Mori S: "Nicotianamine synthase gene expression differs in barley and rice under Fe-deficient conditions"Plant Journal. 25. 159-168 (2001)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Kobayashi T, et al・・・Mori S: "In-vivo evidence that Ids3 from Hordeum vulgare encodes a dioxygenase that converts 2'-deoxymugineic acid to mugineic acid in transgenic rice"Planta. 212. 864-871 (2001)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Takahashi M et al・・・Mori S: "Enhanced tolerance of rice to low iron availability in alkaline soils using barley nicotianamine aminotransferase gene"Nature Biotechnology. 9. 466-469 (2001)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Suzuki K et al・・・Mori S: "Analysis of upstream region of nicotianamine synthase gene from Arabidopsis thaliana : presence of putative ERE-like sequence"Biosci Biotechnol Biochem. 65. 2794-2797
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Yoshihara T et al.: "Analysis of some divalent metal contents in tabacco expressing the exogenous soybean ferritin gene"J Plant Nutr. (In press). (2003)
• [文献書誌] Bughio N et al.: "Cloning an iron regulated metal transporter from rice"J Exp Bot. 53. 1677-1682 (2002)
• [文献書誌] Yamagudhi H et al.: "IDI7, a new iron-regulated ABC transporter from barley roots, localizes to the tono"J Exp Bot. 53(369). 727-735 (2002)
• [文献書誌] Nakanishi H et al.: "Water(H215O) flow in rice is regulated by the concentration of nutrients as monitored by positron Multi-probe system (PMPS)"Soil Sci Plant Nutr. 48. 759-762 (2002)
• [文献書誌] Negishi T et al.: "cDNA microarray analysis of gene expressison during iron deficiency stress in bar* polar transport of vesicles is implicated in phytosiderophore secretion in iron deficiency"Plant J. 30. 83-94 (2002)
• [文献書誌] Yoshihara T et al.: "Regulartion of the iron-deficiency responsive gene, Idsd3, of barley in trobacco"Plant Biotechnology. 20(1). 33-41 (2003)
• [文献書誌] 森敏, 前忠彦, 米山忠克: "植物栄養学"文永堂. 291 (2001)
• [文献書誌] Kiyomiya S. et al.: "Real time visualization of ^<13>N translocation in rice under different environmental conditions using positron emitting tracer imaging system"Plant Physiology. 125. 1743-1753 (2001)
• [文献書誌] Kiyomiya S. et al.: "Light activates H_2^<15>O flow in rice-Detailed monitoring using a positron-emitting tracer imaging system"Physiologia Plantarum. 113. 359-367 (2001)
• [文献書誌] Takahashi, M. et al.: "Enhanced tolerance of rice to low iron availability in alkaline soils using barley nicotionamine aminotransferase genes"Nature Biotechnology. 19. 466-469 (2001)
• [文献書誌] Kobayashi T. et al.: "In vivo evidence that Ids 3 from Horteum vulgare encodes a dioxygenase that converts 2^1-deoxymugineic acid to mugineic acid in transgenic"Planta. 212. 864-871 (2001)
• [文献書誌] 森 敏 ら: "植物用PET(PETIS)の開発と応用-初めて画像化された物質の植物体内移行"放射線と産業. 92. 22-27 (2001)
• [文献書誌] 森 敏 ら: "植物の生理活動研究の手段としてのPET"Radioisotopes. 50. 408-418 (2001)
• [文献書誌] Mori S. et al.: "Plant Nutrient Acquisition"The role of mugineic aied in iron acquisition : progress in cloning the genes for transgenic rice (Springer Verlag Tokyo). 520 (2001)