生殖成長、形態形成および種子成熟に関わる金属栄養の研究

• 研究課題/領域番号: 18780044
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 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: 高橋 美智子 東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 特任助教 (90345182)
• 研究期間 (年度): 2006 – 2007
• 研究課題ステータス: 完了 (2007年度)
• 配分額: 3,600千円 (直接経費: 3,600千円); 2007年度: 1,600千円 (直接経費: 1,600千円); 2006年度: 2,000千円 (直接経費: 2,000千円)
• キーワード: 植物 / 発生・分化 / 発現制御 / 金属栄養 / ストレス

研究概要

鉄、亜鉛、銅、などの金属元素は動植物の生育にとって必須である。特に生殖成長や胚発生時の形態形成にはこれらの金属元素が重要な役割を果たすと考えられる。本研究は植物における金属栄養と生殖成長、形態形成および種子成熟との関わりを明らかにすることを目的とした。具体的には、鉄、亜鉛、銅などの金属元素と生殖成長や種子の成熟とを結ぶ物質と考えられる金属キレーター、ニコチアナミンに焦点をあて、生殖器官への金属元素の輸送システムを探るとともに、輸送後の細胞内における金属元素の制御機構を明らかにすることを目的とした。本年度はイネの生殖器官および未成熟種子への金属輸送機構の解明を中心に解析を行った。プロモーターGUS遺伝子導入イネを用いた実験により、ニコチアナミン金属錯体を輸送すると考えられるトランスポーター遺伝子ファミリーが生殖成長期および種子成熟期に発現していることおよびそれらの遺伝子発現の局在が明らかとなった。また、その他の金属イオンのトランスポーターも生殖成長期に発現していることが明らかになった。ニコチアナミンを合成するニコチアナミン合成酵素遺伝子の発現の増加および発現の局在も明らかになった。上記のトランスポーターおよびニコチアナミン合成酵素遺伝子のいずれも胚発生の初期段階から発現しており、種子成熟期には胚および背側の維管束で共通して発現がみられた。これらの結果はイネの生殖成長期および種子成熟期におけるニコチアナミンおよび金属の重要性を示唆した。

研究成果

• [雑誌論文] □Identification and localisation of the rice nicotianamine aminotransferase gene OsNAAT1 expression suggests the site of phytosiderophore synthesis in rice.□ (2008)
  • 著者名/発表者名: Inoue H
  • 雑誌名: .□Plant Molecular Biology 66 ページ: 193-203
  • 査読あり
• [雑誌論文] □Deoxymugineic acid increases Zn translocation in Zn-deficient rice plants. (2008)
  • 著者名/発表者名: Suzuki M
  • 雑誌名: Plant Molecular Biology (in press)(掲載確定)
  • 査読あり
• [雑誌論文] The rice bHLH protein OsIRO2 is an essential regulator of the genes involved in Fe uptake under Fe-deficient conditions.□ (2007)
  • 著者名/発表者名: Ogo Y
  • 雑誌名: The Plant Journal 51 ページ: 366-377
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mutational reconstructed ferric chelate reductase confers enhanced tolerance in rice to iron deficiency in calcareous soil.□ (2007)
  • 著者名/発表者名: Ishimaru Y
  • 雑誌名: Proseedings of ghe National Academy of Sciences of the United States of America 104 ページ: 7373-7378
  • 査読あり
• [雑誌論文] Overexpression of the OsZIP4 zinc transporter confers disarrangement of zinc distribution in rice plants.□ (2007)
  • 著者名/発表者名: lshimaru Y
  • 雑誌名: Journal of Experimental Botany 58 ページ: 2909-2915
  • 査読あり
• [雑誌論文] The transcription factor IDEF1 regulates the response to and tolerance of iron de ficiency in plants.□ (2007)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi T
  • 雑誌名: .□Proseedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 104 ページ: 19150-19155
  • 査読あり
• [雑誌論文] The expression of iron homeostasis-related genes during rice germination.□ (2007)
  • 著者名/発表者名: Nozoye T
  • 雑誌名: Plant Molecular Biology 64 ページ: 35-47
  • 査読あり
• [雑誌論文] Highly sensitive quantitative analysis of nicotianamine using LC/ESI-TOF-MS with an internal standard. (2007)
  • 著者名/発表者名: Wada Y, Yamaguchi I, Takahashi M, Nakanishi H, Mori S, Nishizawa NK
  • 雑誌名: Bioscience, Biotechnology and Biochemistry (in press)
  • NAID: 10027511538
• [雑誌論文] The expression of iron homeostasis-related genes during rice germination. (2007)
  • 著者名/発表者名: Nozoye T, Inoue H, Takahashi M, Ishimaru Y, Nakanishi H, Mori S, Nishizawa NK
  • 雑誌名: Plant Molecular Biology (in press)
• [雑誌論文] Cloning and Characterization of Deoxymugineic Acid Synthase Genes from Graminaceous Plants. (2006)
  • 著者名/発表者名: Bashir K, Inoue H, Nagasaka S, Takahashi M, Nakanishi H, Mori S, Nishizawa NK
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 281 ページ: 32395-32402
  • NAID: 130006987060
• [雑誌論文] Biosynthesis and secretion of mugineic acid family phytosiderophores in zinc-deficient barley. (2006)
  • 著者名/発表者名: Suzuki M, Takahashi M, Tsukamoto T, Watanabe S, Matsuhashi S, Yazaki J, Kishimoto N, Kikuchi S, Nakanishi H, Mori S, Nishizawa NK
  • 雑誌名: The Plant Journal 48 ページ: 85-97
• [雑誌論文] Isolation and characterization of IRO2, a novel iron-regulated bHLH transcription factor in graminaceous plants. (2006)
  • 著者名/発表者名: Ogo Y, Nakanishi Itai, R, NaKanishi H, Inoue H, Kobayashi T, Suzuki M, Takahashi M, Mori S, Nishizawa NK
  • 雑誌名: Journal of Experimental Botany 57 ページ: 2867-2878
• [雑誌論文] Metabolic engineering of Saccharomyces cerevisiae producing nicotianamine : Potential for industrial biosynthesis of a novel antihypertensive substrate. (2006)
  • 著者名/発表者名: Wada Y, Kobayashi T, Takahashi M, Nakanishi H, Mori S, Nishizawa NK
  • 雑誌名: Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry 70 ページ: 1408-1415
  • NAID: 10018530114
• [学会発表] イネ種子発芽時における鉄栄養研究に関する研究 (2008)
  • 著者名/発表者名: 野副朋子
  • 学会等名: 日本農芸化学会2008年度大会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2008-03-28
• [学会発表] 種子成熟および発芽過程における金属元素の輸送 (2008)
  • 著者名/発表者名: 高橋美智子
  • 学会等名: 第49回日本植物生理学会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2008-03-21
• [学会発表] TRANSPORT AND DISTRIBUTION OF METALS IN RICE SEEDS (2007)
  • 著者名/発表者名: 高橋美智子
  • 学会等名: ISM2007
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2007-11-30
• [学会発表] イネ種子における金属分布と金属輸送 (2007)
  • 著者名/発表者名: 高橋美智子
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会年会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2007-08-24