乾燥ストレス初期に誘導されるリン酸欠乏応答の生理学的意義の解明

• 研究課題/領域番号: 18K05379
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分38010:植物栄養学および土壌学関連
• 研究機関: 国立研究開発法人国際農林水産業研究センター
• 研究代表者: 永利 友佳理 国立研究開発法人国際農林水産業研究センター, 生物資源・利用領域, 主任研究員 (90723859)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2023-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2022年度)
• 配分額: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円); 2022年度: 260千円 (直接経費: 200千円、間接経費: 60千円); 2021年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円); 2020年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2018年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
• キーワード: 乾燥ストレス / リン酸欠乏 / ABA / 圃場 / リン酸 / リン酸欠乏応答 / シロイヌナズナ / ダイズ / RNA-seq / 世代促進 / 栄養欠乏

研究成果の概要

水分欠乏は、植物の生育や生存を脅かす最も深刻な環境ストレスである。本研究では、圃場で生じるマイルドな乾燥ストレス応答の理解を目的として、圃場の乾燥ストレスを受けたダイズにおいて見いだした新規知見について、シロイヌナズナを用いて詳細に解析した。経時的な土壌水分変動に対する、地上部のバイオマス量、リン酸含量や植物ホルモン含量の測定およびトランスクリプトーム解析を実施した。その結果、マイルドな乾燥ストレスが進行する際に、リン酸欠乏応答がABA応答に先行して生じることを明らかにした。また、変異体を用いた解析により、乾燥ストレスにおけるリン酸欠乏応答遺伝子発現の生理学的意義に関する知見を得た。

研究成果の学術的意義や社会的意義

植物の乾燥ストレス応答に関する分子生物学研究は、主に実験室内で、植物に葉の萎れや枯死を誘導するシビアな乾燥条件で行われてきた。一方で、圃場で生じるマイルドな乾燥ストレスの分子機構は不明な点が多い。本研究で提唱した新たな知見は、圃場などの自然環境下における植物の水ストレス応答機構の理解に貢献するだけでなく、植物の栄養応答と乾燥ストレス応答分野を融合した研究の新たな展開が見込まれる。さらに、圃場において有用な乾燥ストレス耐性作物の開発に貢献することが期待される。

研究成果

• [雑誌論文] Phosphate starvation response precedes abscisic acid response under progressive mild drought in plants (2023)
  • 著者名/発表者名: Nagatoshi Yukari、Ikazaki Kenta、Kobayashi Yasufumi、Mizuno Nobuyuki、Sugita Ryohei、Takebayashi Yumiko、Kojima Mikiko、Sakakibara Hitoshi、Kobayashi Natsuko I、Tanoi Keitaro、Fujii Kenichiro、Baba Junya、Ogiso-Tanaka Eri、Ishimoto Masao、Yasui Yasuo、Oya Tetsuji、Fujita Yasunari
  • 雑誌名: bioRxiv 巻: 0 ページ: 1-61
  • DOI: 10.1101/2021.07.28.453724
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] Accelerating Soybean Breeding in a CO2-Supplemented Growth Chamber (2019)
  • 著者名/発表者名: Nagatoshi, Y., Fujita, Y.
  • 雑誌名: Plant Cell Pysiol. 巻: 60 (1) 号: 1 ページ: 77-84
  • DOI: 10.1093/pcp/pcy189
  • NAID: 130008005793
  • 査読あり
• [雑誌論文] Protein kinase CK2α subunits constitutively activate ABA signaling in Arabidopsis (2018)
  • 著者名/発表者名: Nagatoshi, Y., Fujita, Y.
  • 雑誌名: Plant Signal. Behav. 巻: 13 (11) 号: 11 ページ: e1525998-e1525998
  • DOI: 10.1080/15592324.2018.1525998
  • 査読あり
• [雑誌論文] Casein kinase 2 α and β subunits inversely modulate ABA signal output in Arabidopsis protoplasts (2018)
  • 著者名/発表者名: Nagatoshi, Y., Fujita, M., Fujita, Y.
  • 雑誌名: Planta 巻: 248 (3) 号: 3 ページ: 571-578
  • DOI: 10.1007/s00425-018-2919-5
  • 査読あり
• [学会発表] Transcriptome analysis of soybean responses to water deficit conditions in the field. (2021)
  • 著者名/発表者名: Nagatoshi, Y., Mizuno, N., Ikazaki, K., Oya, T., Yasui, Y., Ogiso-Tanaka, E., Ishimoto, M. and Fujita, Y.
  • 学会等名: 10th Asian Crop Science Association Conference (ACSAC 10)
  • 国際学会
• [学会発表] CO2 供給人工気象器を用いた年５回のダイズの交配と世代促進 (2021)
  • 著者名/発表者名: 永利友佳理 藤田泰成
  • 学会等名: 日本作物学会第251回講演会
• [学会発表] ダイズの交配および年5回の世代促進を人工気象器で実現する (2021)
  • 著者名/発表者名: 永利友佳理 藤田泰成
  • 学会等名: 日本育種学会第139回講演会
• [学会発表] 過酷環境に耐える高栄養価作物キヌアで気候変動に立ち向かう (2021)
  • 著者名/発表者名: 永利友佳理
  • 学会等名: 日本熱帯農業学会第129回講演会 公開シンポジウム
• [学会発表] CO2 供給人工気象器を用いたダイズの世代促進技術の開発 (2020)
  • 著者名/発表者名: 永利友佳理、藤田泰成
  • 学会等名: 第137回日本育種学会講演会
• [学会発表] CO2 供給人工気象器を用いたダイズの世代促進技術の開発 (2020)
  • 著者名/発表者名: 永利友佳理、藤田泰成
  • 学会等名: 第249回日本作物学会講演会
• [学会発表] The opposite roles of Protein kinase CK2 α and β subunits in ABA signaling in Arabidopsis. (2019)
  • 著者名/発表者名: Yukari Nagatoshi, Miki Fujita, Yasunari Fujita
  • 学会等名: Plant, Cell & Environment 40th Anniversary Symposium
  • 国際学会
• [学会発表] Protein kinase CK2 の2つのサブユニットαとβはABAシグナルを逆に制御する (2019)
  • 著者名/発表者名: 永利友佳理・藤田美紀・藤田泰成
  • 学会等名: 第60回日本植物生理学会年会
• [学会発表] Accelerating Soybean Breeding in a CO2-Supplemented Growth Chamber (2019)
  • 著者名/発表者名: 永利友佳理・藤田泰成
  • 学会等名: 第60回日本植物生理学会年会
• [学会発表] Casein Kinase 2 の2つのサブユニットαとβは、ABAシグナルを逆に制御する (2018)
  • 著者名/発表者名: 永利友佳理・藤田美紀・藤田泰成
  • 学会等名: 第41回日本分子生物学会年会