| 研究課題/領域番号 |
21H02175
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分39020:作物生産科学関連
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| 研究機関 | 近畿大学 |
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研究代表者 |
山根 浩二 近畿大学, 農学部, 教授 (50580859)
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| 研究分担者 |
大井 崇生 名古屋大学, 生命農学研究科, 助教 (60752219)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 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 |
17,810千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 4,110千円)
2023年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2022年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2021年度: 10,790千円 (直接経費: 8,300千円、間接経費: 2,490千円)
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| キーワード | イネ / 塩ストレス / 三次元再構築 / 維管束鞘細胞 / 維管束柔細胞 / 三次元構造解析 / 耐塩性 / 電子顕微鏡 / 3次元構造 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
葉肉細胞へのナトリウム(Na+)の流入抑制能力が、葉の塩ストレス障害に対するNa+の閾値を決定すると推察されるが、細胞レベルでのNa+の閾値の実態は不明である。本研究では、ATP生産能があり(葉緑体やミトコンドリアを含む)、Na+の蓄積が可能な大きな液胞を有する維管束鞘細胞と維管束柔細胞に着目し、Na+の局在、三次元構造解析によるNa+輸送に関わる膜タンパク質の三次元分布とオルガネラ膜接触との関係を調査する。塩感受性品種の日本晴と耐塩性品種のPokkalliを比較し、Pokkalliの葉の耐塩性は、両細胞による葉肉細胞へのNa+流入抑制能力が高いためであることを明らかにする。
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| 研究成果の概要 |
塩感受性の日本晴と耐塩性品種であるPokkaliを用いて実験を行った。100 mMのNaClストレスを4日間処理した後、最上位展開葉を固定して150 nm間隔で1500枚程度の連続切片を作製し、維管束鞘細胞と維管束柔細胞を三次元的に解析した。塩ストレスを処理すると、維管束鞘細胞で顕著な差が観察された。Pokkaliでは対照区とストレス区で顕著な違いは観察されなかったが、日本晴ではミトコンドリアの数が3倍に増加して体積率が増加していた。日本晴では、維管束鞘細胞においてミトコンドリアで多量のエネルギーを作り出して、塩を蓄積させる機構が存在することが示唆された。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
これまでイネの維管束鞘細胞の役割は明確になっていなかったが、塩ストレス下で細胞内のミトコンドリアが増加していたことから、塩の流入を食い止める役割が示唆され、今後のイネ耐塩性向上に向けて新奇の方策を示唆できた点が学術的に大きいと考えられる。さらに、本研究において、ウルトラミクロトームと卓上走査型電子顕微鏡を用いた細胞内観察と取得した画像を用いた三次元解析が可能となった。これまで特殊な装置であるSerial Block Face-Scanning Electron Microscopeなどが用いられてきたが、汎用機器での解析が可能となったのは、今後の学術的意義として大きいと考えられる。
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