| 研究課題/領域番号 |
19KK0148
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| 研究種目 |
国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(B))
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分38:農芸化学およびその関連分野
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
田野井 慶太朗 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 教授 (90361576)
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| 研究分担者 |
小林 奈通子 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 准教授 (60708345)
杉田 亮平 名古屋大学, アイソトープ総合センター, 講師 (60724747)
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| 研究期間 (年度) |
2019-10-07 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
18,590千円 (直接経費: 14,300千円、間接経費: 4,290千円)
2023年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2022年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2021年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2020年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2019年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
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| キーワード | 放射性トレーサー / マグネシウム / ナトリウム / 植物 / イオン / 放射性同位体 / 蛍光寿命イメージング法 / 微小イオン電極測定装置 / ラジオアイソトープ利用 / イオン輸送解析 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、植物がイオン環境の変化を検知し迅速に対応するメカニズムには細胞質内イオン濃度の変動が直接的に関わっているとの仮説を立て、これを国際共同研究において検証する。従来から、イオンの欠乏や過剰に応じた細胞内シグナリングにおいては、細胞質内イオン濃度変化を起点とするモデルが想定されている。しかしながら、実際に細胞質内イオン濃度変化とイオン吸収速度変化を同組織部位で測定した例はほとんどなく、イオン環境を検知する分子は不明である。本研究では、迅速な環境応答の一つである根のイオン吸収活性を把握しながら細胞質内イオン濃度の情報を得ることで、植物のイオン環境検知メカニズムの解明にせまる。
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| 研究実績の概要 |
これまでにマグネシウムイオン（Mg2+）やナトリウムイオン（Na+)において、根の周囲のイオン吸収/排出に焦点をあて研究を進めてきた。
本年度は、Mg実験については、Mg2+プローブをシロイヌナズナで発現させること、及びMg含量に重要な役割を果たす液胞に局在するAtMRS2-1の解析を行った。
Mg2+プローブについては、昨年度までに、プロモーターを変えたりrdr-6変異体に対して形質転換するなど工夫したものの、Mg2+プローブが発現する植物体ができなかったことを踏まえ、今年度は、Mg2+プローブであるMARIOタンパク質のコドンを見直し、植物で一過的発現の成功例のある塩基配列を入手し、遺伝子合成により作り直した。その結果、大腸菌で発現が成功したので、これをタバコの葉で一過的発現を試みたところ、タンパク質の発現が確認できた。今後、シロイヌナズナの葉において一過的発現でタンパク質の発現が確認できたら、シロイヌナズナへ形質転換をする予定である。
AtMRS2-1については、重要なドメインを同定するとともに、Mgイオンを通過させる際に重要と思われるドメイン候補をいくつか得ることができた。
Na実験については、Na+排出チャネルであるSOS1タンパク質がどの細胞にあるときに効率よくNa+を排出できるかについて、根の様々な組織で発現させるためのプロモーターセットにSOS1を載せ、sos1変異体に形質転換を引き続き行った。約３０種類の形質転換体について、それぞれ独立したラインを複数得ることができた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
マグネシウムについては、国際共著論文として報告することができた。Mg２＋プローブについても、なかなかうまくいかないことは想定どおりであり、トラブルシューティングとして考えていた作業を地道に進めることができている。
ナトリウムについては、形質転換体をそれぞれ複数得ることができるなど、作業は順調である。
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| 今後の研究の推進方策 |
Mg2+プローブを発現させた植物を作成すること、様々なプロモーターでSOS1を発現させた植物をそろえ、RIイメージングによりNaイオン動態解析を行うことを目指す。
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