ルーピンのフィチン酸利用能の解析と利用法の開発

• 研究課題/領域番号: 17688004
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 植物栄養学・土壌学
• 研究機関: 広島大学 (2007); 北海道大学 (2005-2006)
• 研究代表者: 和崎 淳 広島大学, 大学院・生物圏科学研究科, 准教授 (00374728)
• 研究期間 (年度): 2005 – 2007
• 研究課題ステータス: 完了 (2007年度)
• 配分額: 29,510千円 (直接経費: 22,700千円、間接経費: 6,810千円); 2007年度: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円); 2006年度: 7,150千円 (直接経費: 5,500千円、間接経費: 1,650千円); 2005年度: 16,120千円 (直接経費: 12,400千円、間接経費: 3,720千円)
• キーワード: リン欠乏 / ルーピン / 酸性ホスファターゼ / フィターゼ / リン鉱石資源 / フィチン酸 / 根圏微生物 / 分泌型タンパク質

研究概要

植物の生育に必須な元素の一つであるリンは、資源枯渇の問題に直面しつつあるとともに、環境への負荷の問題も抱えている。土壌中に蓄積する有機態リンのうち最も高い割合を占めるフィチン酸を有効利用することにより、これらの問題の解決につながると考えられる。本研究は、ルーピンが示すフィチン酸利用能を解析し、これを応用することを目指して実施した。
1)分泌性酸性ホスファターゼ遺伝子LASAP2のフィチン酸分解能の利用
ルーピン根由来分泌性酸性ホスファターゼをコードするLASAP2によるフィチン酸利用能を有効活用する目的で、低リン条件特異的誘導型プロモーターの探索を行った。LASAP2プロモーターのdeletionシリーズの構築に成功した。また、イネで低リン条件に強く応答するOsP11遺伝子のオーソログがルーピンで少なくとも4種類存在しており、プロモーター構築の良い候補となることが示された。
2)フィターゼ活性を有する新規酸性ホスファターゼホモログLASAP3の機能の利用
昨年度までに分泌性の可能性が示唆されたLASAP3を、CaMV35Sプロモーター制御下でタバコに形質転換を行った。その結果、植物由来分泌型フィターゼを高発現する植物の育成に成功した。さらに、フィターゼ活性を有する可能性のある酸性ホスファターゼホモログcDNAの単離に新たに成功し.LASAP4と命名した。
(3)ルーピン根圏から単離したフィチン酸資化性細菌の利用
ルーピン根圏由来のフィチン酸資化性細菌を多く含むBurkholderia spの単離菌株の植物との相互作用を調査するため、共培養系を構築した。共培養した結果、単離菌株のうちの一つは植物根の側根の伸長を促進するが、別の株は強く主根の伸長を阻害する効果を示した。これらの植物-微生物間相互作用は、水溶性物質を介して行われていることを示した。

研究成果

• [雑誌論文] Analysis of bacterial communities on alkaline phosphatase gene in organic matter applied soil. (2008)
  • 著者名/発表者名: Sakurai, M.
  • 雑誌名: Soil Science and Plant Nutrition 54 ページ: 62-71
  • 査読あり
• [雑誌論文] Localization of acid phosphatase activities in roots of white lupin plants grown under phosphorus-deficient conditions. (2008)
  • 著者名/発表者名: Wasaki, J.
  • 雑誌名: Soil Science and Plant Nutrition 54 ページ: 95-102
  • NAID: 110007326860
  • 査読あり
• [雑誌論文] Metabolic alterations proposed by proteome in rice roots grown under low P and high Al concentration under low pH. (2007)
  • 著者名/発表者名: Fukuda, T.
  • 雑誌名: Plant Science 172 ページ: 1157-1165
  • 査読あり
• [雑誌論文] Transcriptomic analysis indicates putative metabolic changes caused by manipulation of phosphorus availability in rice leaves. (2006)
  • 著者名/発表者名: Wasaki, J., Shinano, T., Onishi, K., Yonetani, R.et al.
  • 雑誌名: Journal of Experimental Botany 57(9) ページ: 2049-2059
• [雑誌論文] クラスター根形成による植物の養分獲得機構.一部の植物でみられる「クラスター根」の形成は、養分(特にリン)の獲得能力を高める適応戦略である. (2006)
  • 著者名/発表者名: 和崎 淳
  • 雑誌名: 化学と生物 44(6) ページ: 410-423
• [雑誌論文] 植物根の分泌物質が根圏の養分動態に及ぼすインパクト. (2006)
  • 著者名/発表者名: 和崎 淳
  • 雑誌名: 北海道土壌肥料研究通信 52(1) ページ: 1-15
• [雑誌論文] Developmental regulation of photosynthate distribution in leaves of rice. (2006)
  • 著者名/発表者名: Shinano, T.
  • 雑誌名: Photosynthetica 44(1) ページ: 1-10
• [雑誌論文] Endogenous hormones and expression of senescence-related genes in different senescent types of maize. (2005)
  • 著者名/発表者名: He, P.
  • 雑誌名: Journal of Experimental Botany 56(414) ページ: 1117-1128
• [雑誌論文] The function of a maize-derived phosphoenolpyruvate carboxylase (PEPC) in phosphorus-deficient transgenic rice. (2005)
  • 著者名/発表者名: Begum, H.H.
  • 雑誌名: Soil Science and Plant Nutrition 51(4) ページ: 497-506
• [雑誌論文] Root exudation, P acquisition and microbial diversity in the rhizosphere of Lupinus albus as affected by P supply and atmospheric CO_2 concentration. (2005)
  • 著者名/発表者名: Wasaki, J.
  • 雑誌名: Journal of Environmental Quality 34(6) ページ: 2157-2166
• [学会発表] イネにおける低リン感知機構の解析. (2008)
  • 著者名/発表者名: 西山 友
  • 学会等名: 日本植物生理学会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター(札幌市)
  • 年月日: 2008-03-20
• [学会発表] 3種のモデル植物における低リン適応機構の比較解析. (2008)
  • 著者名/発表者名: 崔 祥子
  • 学会等名: 日本植物生理学会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター(札幌市)
  • 年月日: 2008-03-20
• [学会発表] リン欠乏条件下で形成されるクラスター根における酸性ホスファターゼの組織化学的局在性. (2008)
  • 著者名/発表者名: 丸山 隼人
  • 学会等名: 日本植物生理学会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター(札幌市)
  • 年月日: 2008-03-20
• [学会発表] 植物のリン欠乏適応戦略の比較トランスクリプトーム解析. (2007)
  • 著者名/発表者名: 和崎 淳
  • 学会等名: 日本分子生物学会
  • 発表場所: パシフィコ横浜(横浜市)
  • 年月日: 2007-12-11
• [学会発表] Analysis of rhizosphere effects using a metagenomic approach. (2007)
  • 著者名/発表者名: Unno, Y.
  • 学会等名: 7th International Workshop on Advanced Genomics
  • 発表場所: 東京国際フォーラム(千代田区)
  • 年月日: 2007-11-28
• [学会発表] Overexpression ofLASAP2 gene for secretory acid phosphatase of white lupin improves P uptake and growth of tobacco plants. (2007)
  • 著者名/発表者名: Wasaki, J.
  • 学会等名: International Symposium on Plant Science for Biomass and Food Production in Acid Soil -Recent advances in physiology. genetics and genomics studies-
  • 発表場所: 北海道大学(札幌市)
  • 年月日: 2007-09-26
• [学会発表] Comparative study of plant response to P starvation. (2007)
  • 著者名/発表者名: Shinano, T.
  • 学会等名: International Symposium on Plant Science for Biomass and Food Production in Acid Soil
  • 発表場所: 北海道大学(札幌市)
  • 年月日: 2007-09-26
• [学会発表] 根圈土壌からの単離菌株を接種したArabidopsis根の挙動 (2007)
  • 著者名/発表者名: 赤坂 弘
  • 学会等名: 植物微生物研究会
  • 発表場所: 鹿児島大学(鹿児島市)
  • 年月日: 2007-09-20
• [学会発表] 土壌細菌の増殖に対するGellan微量添加の影響. (2007)
  • 著者名/発表者名: 赤坂 弘
  • 学会等名: 日本微生物生態学会
  • 発表場所: 愛媛大学(松山市)
  • 年月日: 2007-09-16
• [学会発表] Plant growth promotion mechanism of Burkholderia sp. Flapl analyzed by using gnotobiotic water culture system. (2007)
  • 著者名/発表者名: Unno, Y.
  • 学会等名: Rhizospheie 2
  • 発表場所: モンペリエ(フランス)
  • 年月日: 2007-08-30
• [学会発表] Comparative transcriptomic analysis under phosphorus deficiency among three model plants (2007)
  • 著者名/発表者名: Choi, S.J.
  • 学会等名: Rhizosphere 2
  • 発表場所: モンペリエ(フランス)
  • 年月日: 2007-08-30
• [学会発表] Microbial diversity and function of the rhizosphere of white lupin are different among nutrient conditions. (2007)
  • 著者名/発表者名: Wasaki, J.
  • 学会等名: Rhizosphere 2
  • 発表場所: モンペリエ(フランス)
  • 年月日: 2007-08-28
• [学会発表] The effects of soil microorganisms on the formation of cluster roots in white lupin. (2007)
  • 著者名/発表者名: Yamamura, T.
  • 学会等名: Rhizosphere 2
  • 発表場所: モンペリエ(フランス)
  • 年月日: 2007-08-28
• [学会発表] Trial for root exudates proteome. (2007)
  • 著者名/発表者名: Tokutake, S.
  • 学会等名: Rhizosphere 2
  • 発表場所: モンペリエ(フランス)
  • 年月日: 2007-08-27
• [学会発表] ホワイトルーピンが土壌微生物にあたえる根圈効果の解析に向けたメタゲノム的アプローチ. (2007)
  • 著者名/発表者名: 海野 佑介
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会
  • 発表場所: 東京農業大学(世田谷区)
  • 年月日: 2007-08-24
• [学会発表] リン欠乏条件下の3種モデル植物を用いた比較トランスクリプトーム解析. (2007)
  • 著者名/発表者名: 崔 祥子
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会
  • 発表場所: 東京農業大学(世田谷区)
  • 年月日: 2007-08-24
• [学会発表] シロバナルーピン由来根分泌性酸性ホスファターゼ遺伝子導入による植物の有機態リンの獲得能の強化. (2007)
  • 著者名/発表者名: 和崎 淳
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会
  • 発表場所: 東京農業大学(世田谷区)
  • 年月日: 2007-08-22
• [学会発表] Ion-profile variations of Lotus japonicus wild lines under 9 elements treatment in subtoxic levels. (2007)
  • 著者名/発表者名: Zheng, C.
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会
  • 発表場所: 東京農業大学(世田谷区)
  • 年月日: 2007-08-22
• [学会発表] Differentiated functions of acid phosphatases in white lupin plants are suggested from expression analysis. (2007)
  • 著者名/発表者名: Wasaki, J.
  • 学会等名: Plant Biology & Botany 2007 Joint Congress
  • 発表場所: シカゴ(アメリカ)
  • 年月日: 2007-07-09
• [学会発表] Analysis of OsPIl, rice non-coding RNA responsible for phosphate deprivation. (2007)
  • 著者名/発表者名: Nishiyama, T.
  • 学会等名: Plant Biology & Botany 2007 Joint Congress
  • 発表場所: シカゴ(アメリカ)
  • 年月日: 2007-07-09
• [学会発表] Rhizobacterial diversity of white lupin was modified by type of soils, nutrient conditions and developmental stages of root. (2007)
  • 著者名/発表者名: Wasaki, J.
  • 学会等名: 9th Symposium on Bacterial Genomics and Ecology
  • 発表場所: ヴェルニゲローデ(ドイツ)
  • 年月日: 2007-06-24
• [学会発表] Characteristics nitrogen fixing bacterial communities and structural members from rhizosphere soil of several plants. (2007)
  • 著者名/発表者名: Akasaka, H.
  • 学会等名: 9th Symposium on Bacterial Genomics and Ecology
  • 発表場所: ヴェルニゲローデ(ドイツ)
  • 年月日: 2007-06-24
• [学会発表] Using a metagenomic approach to analyze on microbial community of rhizosphere soil. (2007)
  • 著者名/発表者名: Unno, Y.
  • 学会等名: 9th Symposium on Bacterial Genomics and Ecology
  • 発表場所: ヴェルニゲローデ(ドイツ)
  • 年月日: 2007-06-24
• [図書] Book of International Biomicrocosmos Workshop - for the Enhancement of Rhizosphere Research, 2005 (2006)
  • 著者名/発表者名: Wasaki, J., Shinano, T., Akasaka, H., Watanabe, J., Tanaka, Y., Osaki, M.(編著)
  • 総ページ数: 100
  • 出版者: Sustainable and Safe Food Production' Project
• [図書] Plant Nutrition. -for Food Security, Human Health and Environmental Protection. Eds. Li C, et al. (p.76-77,154-155,212-213,456-457,826-827に掲載) (2005)
  • 著者名/発表者名: Wasaki, J.
  • 総ページ数: 1207
  • 出版者: Tsinghua University Press
• [図書] Rhizosphere 2004-Perspectives and Challenges-A Tribute to Lolenz Hiltner. Eds. Hartmann A, et al. (p.92,93,189,207に掲載) (2005)
  • 著者名/発表者名: Wasaki, J.
  • 総ページ数: 333
  • 出版者: GSF-Forschungszentrum
• [産業財産権] 植物栽培方法および植物栽培装置 (2005)
  • 発明者名: 和崎 淳, 他5名
  • 権利者名: 北海道大学
  • 産業財産権番号: 2005-298756
  • 出願年月日: 2005