| 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 |
完了 (2023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 | 放射性同位体 / 微小電極法 / 蛍光プローブ / イオン / 放射性トレーサー / マグネシウム / ナトリウム / 植物 / 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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| 研究成果の概要 |
本研究は、植物の根におけるマグネシウムイオン（Mg2+）およびナトリウムイオン（Na+）の輸送メカニズムを明らかにすることを目的とした。当該目的を達成するために、放射性同位体、微小電極、蛍光プローブの３つの手法を相補的に用いて、イオン吸収・排出速度と細胞質内イオン濃度を解析した。Na+排出タンパク質SOS1の機能を放射性同位体Na-22の利用により定量的に示し、微小電極法により細胞レベルでのNa+排出を明らかにした。また、Mg濃度が維持できない植物体におけるMg動態をMg-28を用いて根ー葉の輸送様式を明らかにした他、Mg2+の蛍光プローブの植物適用に成功した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究の学術的意義は、放射性同位体、微小電極、蛍光プローブという三つの独立した手法を組み合わせることで、植物根のイオン輸送メカニズムを定量的・定性的かつ経時的に解析できることを示した点にある。この手法の組み合わせにより、従来の単一手法では得られなかった詳細なデータを取得でき、イオン輸送研究に新たなアプローチを提供することができた。社会的意義としては、根のNa+排出機能を定量的に解明し、この機能を強化することで耐塩性植物の育成が可能になる基盤情報を提供した点が挙げられる。この成果は、塩類土壌での農業対策に貢献し、持続可能な農業の発展に寄与する。
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