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ストリゴラクトンを介した植物の環境情報と成長を統御するシステムの原型と進化

研究課題

研究課題/領域番号 20H05684
研究種目

基盤研究(S)

配分区分補助金
審査区分 大区分G
研究機関東北大学

研究代表者

経塚 淳子  東北大学, 生命科学研究科, 教授 (90273838)

研究分担者 嶋村 正樹  広島大学, 統合生命科学研究科(理), 准教授 (00432708)
山口 信次郎  京都大学, 化学研究所, 教授 (10332298)
秋山 康紀  大阪公立大学, 大学院農学研究科, 教授 (20285307)
瀬戸 義哉  明治大学, 農学部, 専任准教授 (40620282)
野村 崇人  宇都宮大学, バイオサイエンス教育研究センター, 准教授 (60373346)
亀岡 啓  東北大学, 生命科学研究科, 助教 (00759152)
研究期間 (年度) 2020-08-31 – 2025-03-31
研究課題ステータス 採択後辞退 (2023年度)
配分額 *注記
196,820千円 (直接経費: 151,400千円、間接経費: 45,420千円)
2023年度: 36,920千円 (直接経費: 28,400千円、間接経費: 8,520千円)
2022年度: 37,310千円 (直接経費: 28,700千円、間接経費: 8,610千円)
2021年度: 40,430千円 (直接経費: 31,100千円、間接経費: 9,330千円)
2020年度: 44,590千円 (直接経費: 34,300千円、間接経費: 10,290千円)
キーワード植物ホルモン / ストリゴラクトン / KL信号伝達系 / 進化 / 植物の増殖 / Bryosymbiol / コケ / コケ植物 / AM菌共生 / 根圏シグナル物質 / 植物の陸上進出 / 成長の最適化 / KL
研究開始時の研究の概要

ストリゴラクトンは根から分泌されて土壌中でAM菌との共生を促進する根圏シグナル物質である。AM菌共生は植物の陸上進出を可能にし、さらに陸上でのその後の繁栄を支えてきた。種子植物はSL受容体をもっており、SLは個体内で成長を調節する植物ホルモンとしても働き、養分吸収と成長のバランスを制御して植物の成長を最適化する。本研究では、植物がAM菌との共生関係を構築し、それに合わせて成長を調節する仕組みを進化させた道筋を分子レベルで理解することをめざす。本研究により、地球が緑の惑星となりえた理由の一端を明らかにすることができる。

研究実績の概要

ストリゴラクトン信号伝達系は、未知物質KLの信号伝達系から進化した。KL信号伝達系の祖先型の機能を明らかにするために、コケ植物やシダ植物における解析を進めた。コケ植物タイ類のゼニゴケでは、KL信号伝達系が栄養繁殖を促進し、KL信号伝達のオン/オフの調整により栄養繁殖の程度を調節していることを明らかにした。セン類ヒメツリガネゴケではKL信号伝達は原糸体から茎葉体への成長相の転換を抑制しており、KL信号伝達のオン/オフ調整により個体の成長が調節されていることを明らかにした。シダ植物リチャードミズワラビを用いた解析のために、形質転換系およびCRISPR系を確立した。
KAI2ゼニゴケKAI2(MpKAI2)がシロイヌナズナkai2変異体を相補できない要因を追究した。シロイヌナズナMAX2との相互作用能の低下が要因であることが示唆されていたが、MpKAI2の一部の領域をシロイヌナズナ型に置換することで相互作用能が回復することを明らかにした。
ゼニゴケDLP1の基質候補であるジエンラクトンがKLである可能性を追究し、ジエンラクトンはKLそのものではないという結論に至った。しかし、DLP1の生体内での真の基質はKLの候補であることから、dlp1変異体で顕著に蓄積している物質をLC-MSで探索し、候補のピークを2つ検出した。
フタバネゼニゴケのSLであるBSB生産量はリン酸欠乏だけでなく窒素欠乏でも増加することを明らかにした。セン類のスギゴケとヨツバゴケにはMAX1遺伝子が保存されており、それらの仮根浸出液からはBSBは検出されなかったが、その前駆体のカーラクトン酸が検出された。
コケ植物主要分類群の無菌培養株の確立を進め、タイ類ウロコゴケ類、セン類イクビゴケ類、スギゴケ類、ツノゴケ類ツノゴケモドキ科で新たな株を確立した。菌共生の有無について多様性がある日本産ゼニゴケ属の分類学的再検討を行った。

現在までの達成度 (段落)

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

今後の研究の推進方策

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

評価記号
中間評価所見 (区分)

A: 研究領域の設定目的に照らして、期待どおりの進展が認められる

報告書

(7件)
  • 2022 研究概要(中間評価) ( PDF )   実績報告書   中間評価(所見) ( PDF )
  • 2021 実績報告書
  • 2020 研究概要(採択時) ( PDF )   審査結果の所見 ( PDF )   実績報告書
  • 研究成果

    (50件)

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 (18件) (うち国際共著 7件、 査読あり 17件、 オープンアクセス 10件) 学会発表 (28件) (うち国際学会 5件、 招待講演 3件)

  • [国際共同研究] ツールーズ大学(フランス)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] 西オーストラリア大学(オーストラリア)

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      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] カリフォルニア大学リバーサイド校(米国)

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  • [国際共同研究] ソーク研究所(米国)

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      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] Desmethyl type germinone, a specific agonist for the HTL/KAI2 receptor, induces the Arabidopsis seed germination in a gibberellin-independent manner2023

    • 著者名/発表者名
      Okabe Shoma、Kitaoka Kana、Suzuki Taiki、Kuruma Michio、Hagihara Shinya、Yamaguchi Shinjiro、Fukui Kosuke、Seto Yoshiya
    • 雑誌名

      Biochemical and Biophysical Research Communications

      巻: 649 ページ: 110-117

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2023.01.086

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] An ancestral function of strigolactones as symbiotic rhizosphere signals.2022

    • 著者名/発表者名
      Kodama K, Rich k, Yoda A, Shimazaki S, Xie X, Akiyama K.,Mizuno Y, Komatsu A., Luo Y, Suzuki H, Kameoka H, Libourel C, Keller J, Sakakibara K, Nishiyama T, Nakagawa T, Mashiguchi K, Uchida K, Yoneyama K, Tanaka Y, Yamaguchi S, Shimamura M , Delaux P, Nomu
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 13 号: 1 ページ: 3974-3974

    • DOI

      10.1038/s41467-022-31708-3

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] 植物の枝分かれ調節ホルモン生合成における鍵酵素の発見2022

    • 著者名/発表者名
      増口 潔, 瀬戸 義哉, 山口 信次郎
    • 雑誌名

      バイオサイエンスとインダストリー

      巻: 80 ページ: 480-482

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Taxonomic revision of the genus Marchantia (Marchantiaceae) in Japan and the redefinition of the genus2022

    • 著者名/発表者名
      Zheng, T.-X. & Shimamura, M
    • 雑誌名

      Hattoria

      巻: 13 ページ: 1-45

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Origins and evolution of the dual functions of strigolactones as rhizosphere signaling molecules and plant hormones2022

    • 著者名/発表者名
      Kyozuka Junko、Nomura Takahito、Shimamura Masaki
    • 雑誌名

      Current Opinion in Plant Biology

      巻: 65 ページ: 102154-102154

    • DOI

      10.1016/j.pbi.2021.102154

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] An Ancestral Function of Strigolactones as Symbiotic Rhizosphere Signals2021

    • 著者名/発表者名
      Kodama Kyoichi、Rich Melanie K.、Yoda Akiyoshi、Shimazaki Shota、Xie Xiaonan、Akiyama Kohki、--- 、Yamaguchi Shinjiro、Shimamura Masaki、Delaux Pierre-Marc、Nomura Takahito、Kyozuka Junko
    • 雑誌名

      BioRxv

      巻: -

    • DOI

      10.1101/2021.08.20.457034

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Desmethyl butenolides are optimal ligands for karrikin receptor proteins2021

    • 著者名/発表者名
      Yao Jiaren、Scaffidi Adrian、Meng Yongjie、Melville Kim T.、Komatsu Aino、Khosla Aashima、Nelson David C.、Kyozuka Junko、Flematti Gavin R.、Waters Mark T.
    • 雑誌名

      New Phytologist

      巻: 230 号: 3 ページ: 1003-1016

    • DOI

      10.1111/nph.17224

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      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Major components of the KARRIKIN INSENSITIVE2-dependent signaling pathway are conserved in the liverwort Marchantia polymorpha2021

    • 著者名/発表者名
      Mizuno Y, Komatsu A, Shimazaki S, Naramoto S, Inoue K, Xie X, Ishizaki K, Kohchi T, Kyozuka J.
    • 雑誌名

      Plant Cell

      巻: - 号: 7 ページ: 112-156

    • DOI

      10.1093/plcell/koab106

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Strigolactone biosynthesis catalyzed by cytochrome P450 and sulfotransferase in sorghum2021

    • 著者名/発表者名
      Yoda Akiyoshi、Mori Narumi、Akiyama Kohki、Kikuchi Mayu、Xie Xiaonan、Miura Kenji、Yoneyama Kaori、Sato‐Izawa Kanna、Yamaguchi Shinjiro、Yoneyama Koichi、Nelson David C.、Nomura Takahito
    • 雑誌名

      New Phytologist

      巻: 232 号: 5 ページ: 1999-2010

    • DOI

      10.1111/nph.17737

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Tryptophan derivatives regulate the seed germination and radicle growth of a root parasitic plant, Orobanche minor2021

    • 著者名/発表者名
      Kuruma Michio、Suzuki Taiki、Seto Yoshiya
    • 雑誌名

      Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters

      巻: 43 ページ: 128085-128085

    • DOI

      10.1016/j.bmcl.2021.128085

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] The hornworts: morphology, evolution and development.2021

    • 著者名/発表者名
      Frangedakis, E., Shimamura, M., Villarreal, J.C., Li, F.‐W., Tomaselli, M., Waller, M., Sakakibara, K., Renzaglia, K.S. & Szovenyi, P.
    • 雑誌名

      New Phytologist

      巻: 229 号: 2 ページ: 735-754

    • DOI

      10.1111/nph.16874

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Fundamental mechanisms of the stem cell regulation in land plants: lesson from shoot apical cells in bryophytes2021

    • 著者名/発表者名
      Hata Yuki、Kyozuka Junko
    • 雑誌名

      Plant Molecular Biology

      巻: - 号: 4-5 ページ: 213-225

    • DOI

      10.1007/s11103-021-01126-y

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] ストリゴラクトンの二面的機能,その起源と進化2021

    • 著者名/発表者名
      経塚 淳子, 野村 崇人
    • 雑誌名

      植物の生長調節

      巻: 56 ページ: 63-70

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Triflumizole as a Novel Lead Compound for Strigolactone Biosynthesis Inhibitor.2020

    • 著者名/発表者名
      Kawada K., Uchida Y., Takahashi I., Nomura T., Sasaki Y., Asami T., Yajima S., Ito S.
    • 雑誌名

      Molecules

      巻: 25 号: 23 ページ: 5525-5525

    • DOI

      10.3390/molecules25235525

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Mechanism of delayed seed germination caused by high temperature during grain filling in rice (Oryza sativa L.)2020

    • 著者名/発表者名
      Suriyasak Chetphilin、Oyama Yui、Ishida Toshiaki、Mashiguchi Kiyoshi、Yamaguchi Shinjiro、Hamaoka Norimitsu、Iwaya-Inoue Mari、Ishibashi Yushi
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 10 号: 1 ページ: 17378-17378

    • DOI

      10.1038/s41598-020-74281-9

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Strigolactone biosynthesis, transport and perception2020

    • 著者名/発表者名
      Mashiguchi Kiyoshi、Seto Yoshiya、Yamaguchi Shinjiro
    • 雑誌名

      The Plant Journal

      巻: 105 号: 2 ページ: 335-350

    • DOI

      10.1111/tpj.15059

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] ストリゴラクトンの受容:加水分解の役割は?2020

    • 著者名/発表者名
      瀬戸義哉, 山口信次郎
    • 雑誌名

      植物の生長調節

      巻: 55 ページ: 110-115

    • NAID

      130008131346

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 植物のストリゴラクトン信号伝達メカニズム-加水分解酵素型受容体DWARF14の機能解析2020

    • 著者名/発表者名
      安井令, 瀬戸義哉, 山口信次郎
    • 雑誌名

      化学と生物

      巻: 58 ページ: 673-680

    • NAID

      130008123277

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] イネにおけるカーラクトン酸メチル基転移酵素の機能解析2023

    • 著者名/発表者名
      増口潔, 櫻井優姫, 北岡直樹, 山口信次郎
    • 学会等名
      第64回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] ストリゴラクトンの化学構造多様性の生物学的意義は?2023

    • 著者名/発表者名
      山口信次郎, 増口潔
    • 学会等名
      第64回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ツノゴケ類ホウライツノゴケにおける栄養繁殖の解析2023

    • 著者名/発表者名
      Hidemasa Suzuki, Junko Kyozuka
    • 学会等名
      第64回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 貧栄養条件におけるフタバネゼニゴケのストリゴラクトン生産制御2023

    • 著者名/発表者名
      Akiyoshi Yoda, Kyoichi Kodama, Takahito Nomura, Junko Kyozuka
    • 学会等名
      第64回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Functional analysis of KL signaling in Ceratopteris Richardii, a model fern species2023

    • 著者名/発表者名
      Ayano Fujimura, Yuki Hata, Xiaonan Xie, and Junko Kyozuka
    • 学会等名
      第64回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] ゼニゴケにおけるKL信号伝達系の下流因子探索2023

    • 著者名/発表者名
      Kazato Kumagai, Hidemasa Suzuki, Aino Komatsu, Kyoichi Kodama, Xie X, Junko Kyozuka
    • 学会等名
      第64回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] KL信号伝達系はサイトカイニンを介してタイ類ゼニゴケの栄養繁殖を制御する2023

    • 著者名/発表者名
      A Komatsu, M Fujibayashi, F Hosoya, K Kumagai, H Suzuki, K Kodama, Y Mizuno, Y Takebayashi, M Kojima, H Sakakibara, X Xie, S Naramoto, J Kyozuka
    • 学会等名
      第64回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] サイトカイニンによるタイ類ゼニゴケの栄養繁殖制御2022

    • 著者名/発表者名
      小松 愛乃, 藤林 瑞季, 細矢 福多郎, 熊谷 風杜, 鈴木 秀政, 児玉 恭一, 竹林 裕美子, 小嶋 美紀子, 榊原 均, 経塚 淳子
    • 学会等名
      日本植物学会第86回大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] ツノゴケ類ホウライツノゴケにおける栄養繁殖の遺伝的制御2022

    • 著者名/発表者名
      鈴木秀政,経塚淳子
    • 学会等名
      日本植物学会第86回大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] ヒメツリガネゴケ茎葉体の初期発生における細胞レベルでの遺伝子発現制御2022

    • 著者名/発表者名
      秦 有輝, Hetherington Nicola, Battenberg Kai, 廣田 敦子, 蓑田 亜希子, 林 誠, 経塚 淳子
    • 学会等名
      日本植物学会第86回大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 苔類ゼニゴケにおけるKL信号伝達の下流因子探索2022

    • 著者名/発表者名
      熊谷風杜、鈴木秀政、小松愛乃、児玉恭一、経塚淳子
    • 学会等名
      日本植物学会第86回大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Functions of SMXL genes in KAI2-signaling pathway in Physcomitrium patens.2022

    • 著者名/発表者名
      Yi Luo, Yuki Hata, Ayano Fujimura, Junko Kyozuka
    • 学会等名
      日本植物学会第86回大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Analysis of the vegetative reproduction in the hornwort Anthoceros angustus2022

    • 著者名/発表者名
      Hidemasa Suzuki, Junko Kyozuka
    • 学会等名
      EMBO Worksop: An integrated view of early land plant evolution
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] KOmatsu2022

    • 著者名/発表者名
      KOmatsu
    • 学会等名
      EMBO Worksop: An integrated view of early land plant evolution
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] フタバネゼニゴケにおける窒素欠乏に応答したストリゴラクトン生合成の制御2022

    • 著者名/発表者名
      依田彬義,児玉恭一,野村崇人,経塚淳子
    • 学会等名
      第57回植物化学調節学会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] コケ植物セン類のストリゴラクトン分析2022

    • 著者名/発表者名
      日向野 梢、謝 肖男、嶋村正樹、野村崇人
    • 学会等名
      第57回植物化学調節学会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] ゼニゴケにおけるKAI2の機能解析2022

    • 著者名/発表者名
      福田遥、浅見忠男、高橋郁夫、福井康佑、瀬戸義哉
    • 学会等名
      第57回植物化学調節学会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] D14とHTL/KAI2による信号識別メカニズムの解明を目指した機能改変2022

    • 著者名/発表者名
      岡部聖真、山口信次郎、瀬戸義哉
    • 学会等名
      第57回植物化学調節学会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Origin of the dual function of strigolactones.2021

    • 著者名/発表者名
      Junko Kyozuka
    • 学会等名
      The 3rd International Congress on Strigolactones
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Transcriptome approach to reveal target genes of SMXL in the liverwort Marchantia polymorpha2021

    • 著者名/発表者名
      Hidemasa Suzuki, Kazato Kumagai, Aino Komatsu, Kyoichi Kodama, and Junko Kyozuka
    • 学会等名
      The 3rd International Congress on Strigolacones
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] コケ植物におけるストリゴラクトン生合成2021

    • 著者名/発表者名
      依田彬義、謝 肖男、島崎翔太、児玉恭一、米山香織、秋山康紀、嶋村正樹、経塚淳子、野村崇人
    • 学会等名
      本農芸化学会2021年度大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] DIENELACTONE HYDROLASE LIKE PROTEIN1 negatively regulates KAI2-ligand pathway in Marchantia polymorpha2021

    • 著者名/発表者名
      Hiromu Kameoka, Shota Shimazaki, Yohei Mizuno, Kyoichi Kodama, Aino Komatsu, Akiyoshi Yoda Kiyoshi Mashiguchi, Bunta Watanabe, Masanori Okamoto, Takahito Nomura, Shinjiro Yamaguchi, Junko Kyozuka
    • 学会等名
      日本植物生理学会第62回年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 陸上植物に保存された祖先型ストリゴラクトン2021

    • 著者名/発表者名
      依田彬義、謝 肖男、島崎翔太、児玉恭一、米山香織、秋山康紀、嶋村正樹、経塚淳子、野村崇人
    • 学会等名
      日本植物生理学会第62回年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] ストリゴラクトンが取り持つコケとAM菌の共生2020

    • 著者名/発表者名
      経塚淳子
    • 学会等名
      日本植物学会第84回大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ゼニゴケKL信号伝達における抑制因子MpSMXL発現のフィードバック制御2020

    • 著者名/発表者名
      小松 愛乃、水野 陽平、児玉 恭一、島崎 翔太、楢本 悟史、経塚 淳子
    • 学会等名
      日本植物学会第84回大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] フタバネゼニゴケを用いたストリゴラクトンの祖先的機能の解析2020

    • 著者名/発表者名
      児玉 恭一、島崎 翔太、小松 愛乃、亀岡 啓、Delaux Pierre-Marc、経塚 淳子
    • 学会等名
      日本植物学会第84回大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] シロイヌナズナにおけるCLAMTとLBOが関与するストリゴラクトン生合成の解析2020

    • 著者名/発表者名
      竹本貴世子,鈴木紗理奈,野田涼太,増口潔,山口信次郎
    • 学会等名
      植物化学調節学会第55回大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] ストリゴラクトン様化合物を生産する微生物の探索2020

    • 著者名/発表者名
      来馬道生, 謝肖男, 瀬戸義哉
    • 学会等名
      植物化学調節学会第55回大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

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公開日: 2020-09-07   更新日: 2024-12-25  

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