研究課題
基盤研究(B)
植物が自然環境でしばしば遭遇する比較的長期間に渡る窒素不足状態「窒素飢餓」をどのように感知・応答するのかについて、その分子メカニズムの理解は進んでいない。本申請研究では、シロイヌナズナにおいて申請者独自の窒素飢餓マーカーを用いた徹底的な新奇因子探索、新奇・既知因子の役割分担と因子間の遺伝的関係の明確化を通して、植物における窒素飢餓感知から出力に至る情報伝達の分子基盤を体系的に理解することを目標とする。また窒素飢餓応答制御メカニズムのイネとエノコログサにおける普遍性と多様性について調べ、窒素飢餓耐性や窒素低要求性作物など、低投入型持続的農業に適した優良品種の開発につながる知見を得ることも目指す。
本研究では、シロイヌナズナにおける窒素飢餓マーカーを指標にした新奇因子探索と窒素応答に関わる既知因子の再評価を通して、植物における窒素飢餓感知から出力に至る情報伝達の分子基盤を体系的に理解することを目指した。変異体スクリーニングおよびYeast one-hybridスクリーニングを行い、複数の新奇窒素飢餓応答制御因子候補の取得に成功した。また窒素応答制御に関わる既知因子について窒素飢餓応答制御系における位置付けや関与の程度を詳細に解析した結果、窒素飢餓応答制御においてLBD転写因子群がこれまでに考えられてきたよりも重要な役割を果たすことを明らかにした。
本研究によって、植物の窒素飢餓応答制御機構の理解が大きく進んだ。近年窒素肥料の過剰な使用が、コスト高を招いているだけでなく深刻な環境問題をも引き起こしており、世界的に低投入持続型農業への移行が求められている。窒素飢餓応答機構の解明は、窒素飢餓耐性植物や窒素低要求性植物など、低投入型持続的農業に適した新たな優良品種の開発につながるため、社会的インパクトも大きい。
すべて 2023 2022 2021 2020 その他
すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (15件) (うち国際共著 8件、 査読あり 15件、 オープンアクセス 13件) 学会発表 (8件) (うち招待講演 1件) 備考 (3件)
Plant Physiology
巻: 192 号: 3 ページ: 2457-2474
10.1093/plphys/kiad197
International Journal of Molecular Sciences
巻: 24 号: 20 ページ: 15372-15372
10.3390/ijms242015372
化学と生物
巻: 60 号: 7 ページ: 352-360
10.1271/kagakutoseibutsu.60.352
Journal of Plant Research
巻: 135 号: 4 ページ: 627-633
10.1007/s10265-022-01393-w
Frontiers in Plant Science
巻: 13 ページ: 1-12
10.3389/fpls.2022.976267
Plant Cell Environ.
巻: 45 号: 11 ページ: 3367-3382
10.1111/pce.14420
Plant and Cell Physiology
巻: 64 号: 2 ページ: 191-203
10.1093/pcp/pcac157
日本土壌肥料学雑誌
巻: 92 号: 2 ページ: 76-91
10.20710/dojo.92.2_76
130008024162
Nature Communications
巻: 12 号: 1 ページ: 4944-4944
10.1038/s41467-021-25238-7
Proceedings of the National Academy of Sciences
巻: 118 号: 19 ページ: 1-12
10.1073/pnas.2022942118
PLOS Genetics
巻: 16 号: 11 ページ: 1-27
10.1371/journal.pgen.1009197
Nature Biotechnology
巻: 38 号: 10 ページ: 1203-1210
10.1038/s41587-020-0681-2
The Plant Journal
巻: 102 号: 3 ページ: 448-466
10.1111/tpj.14637
Current Opinion in Plant Biology
巻: 57 ページ: 104-109
10.1016/j.pbi.2020.07.002
Journal of Experimental Botany
巻: 54 号: 13 ページ: 137-142
10.1093/jxb/eraa040
