• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 前のページに戻る

宇宙農業を目指した基礎的研究:重力に応答した植物の姿勢制御機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 22K05933
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分41050:環境農学関連
研究機関鳥取大学

研究代表者

岡 真理子  鳥取大学, 農学部, 准教授 (20324999)

研究分担者 宮本 健助  大阪公立大学, 国際基幹教育機構, 客員研究員 (10209942)
研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2024年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2023年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワードオーキシン極性移動 / カルシウム / 黄化エンドウ芽生え / オーキシン / 重力
研究開始時の研究の概要

宇宙で植物を栽培するための基礎的知見を得るために、植物が重力に応答して成長する仕組み、特に植物の成長方向を規定するオーキシン極性移動調節機構の解明を目指す。本研究課題では、エンドウ芽生えを材料として、(1)重力刺激後に増加することが報告されているCa2+とオーキシン動態の関係を解明し、(2)PsPIN1に蛍光タンパク質を接続した組換えエンドウを作出して、異なる重力環境下で生育させ、重力を感知した後のCa2+などの物質によるPsPIN1の局在の調節機構を明らかにし、植物が重力を感知した後のオーキシン極性移動の調節を介した植物の姿勢形成の仕組みの解明を目指す。

研究実績の概要

微小重力環境下で育てたエンドウのオーキシン極性移動能は低下し、傾斜成長をする。また、カルシウムインジケーターであるFluo-8を用いて蛍光を観察したところ、いずれの処理区においても導管付近と表皮で蛍光が認められ、オーキシン排出関連タンパク質であるPsPIN1が局在しているのと同様の組織にカルシウムが蓄積することが明らかとなった。重力応答変異体であるageotropumにおいては、カルシウム含有量、オーキシン極性移動能のいずれも重力応答が正常であるAlaska品種と比較して低下しており、このことからもカルシウムがオーキシン極性移動を調節している可能性が示された。
重力が細胞骨格の動態に影響を与えることが報告されていることから、細胞骨格の変化によるカルシウムの動態とオーキシン極性移動への影響を明らかにするために、微小管重合阻害剤のオリザリンあるいはアクチン重合阻害剤のサイトカラシン存在下で発芽、生育させた黄化エンドウ芽生え(品種:Alaska)のカルシウム含有量とオーキシン極性移動能を調べた。オリザリンを処理した黄化エンドウ芽生えの地上部のカルシウム含有量は、コントロールと同程度であったが、サイトカラシンを処理した場合は、カルシウム含有量が減少した。また、オリザリンを処理した黄化エンドウ芽生えのオーキシン極性移動能はコントロールと同程度であったが、サイトカラシンを処理した黄化エンドウのオーキシン極性移動能は低下する傾向が認められた。これらの結果から、アクチンの重合が、カルシウム動態およびオーキシン極性移動に影響することが明らかとなった。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

PsPINの局在の経時変化を調べるために、PsPINに蛍光タンパク質を接続させた形質転換エンドウを作出する予定であるが、形質転換植物の作成に手間取ってい る。

今後の研究の推進方策

PsPINに蛍光タンパク質を接続させた形質転換エンドウの作出は引き続き行う予定ではあるが、それと並行して、カルシウムチャネル阻害剤やカルシウムキレート剤を処理したときのPsPINの局在を免疫染色でも観察する予定である。アクチン重合阻害剤により、カルシウム含量が減少し、オーキシン極性移動能が低下したことから、カルシウムチャネル阻害剤GdCl3、カルシウムキレート剤EGTA存在下や擬似微小重力環境下で、オーキシン極性移動が低下した黄化エンドウ芽生えにおいて、アクチン骨格の変化を調べ、細胞骨格の変化、カルシウムの動態およびオーキシン極性移動にどのような関係性が認められるかを明らかにする予定である。

報告書

(2件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 研究成果

    (4件)

すべて 2024 2023

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (1件)

  • [雑誌論文] Effects of hypergravity in a centrifuge and simulated microgravity on a horizontal clinostat on tuber formation in single-nodal stem segments from potato (<i>Solanum tuberosum </i>L.) sprouts2024

    • 著者名/発表者名
      Yuto Saeki, Kazuyuki Wakabayashi, Takayuki Hoson, Haruka Sasaki, Mariko Oka, Yoshiaki Kitaya, Kensuke Miyamoto, Kouichi Soga
    • 雑誌名

      Biological Sciences in Space

      巻: 38 号: 0 ページ: 8-17

    • DOI

      10.2187/bss.38.8

    • ISSN
      0914-9201, 1349-967X
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Hypergravity conditions inhibit elongation growth and polar auxin transport in epicotyls of etiolated pea seedlings2023

    • 著者名/発表者名
      Tadataka Murayama, Mariko Oka, Kensuke Miyamoto
    • 雑誌名

      Biological Sciences in Space

      巻: 37 号: 0 ページ: 1-11

    • DOI

      10.2187/bss.37.1

    • ISSN
      0914-9201, 1349-967X
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Comprehensive analyses of plant hormones in etiolated pea and maize seedlings grown under microgravity conditions in space: Relevance to the International Space Station experiment “Auxin Transport”2023

    • 著者名/発表者名
      Chiaki Yamazaki, Tomokazu Yamazaki, Mikiko Kojima, Yumiko Takebayashi, Hitoshi Sakakibara, Eiji Uheda, Mariko Oka, Motoshi Kamada, Toru Shimazu, Haruo Kasahara, Hiromi Sano, Tomomi Suzuki, Akira Higashibata, Kensuke Miyamoto, Junichi Ueda
    • 雑誌名

      Life Sciences in Space Research

      巻: 36 ページ: 138-146

    • DOI

      10.1016/j.lssr.2022.10.005

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 黄化エンドウ芽生えにおけるカルシウムイオンの局在及びオーキシン極性移動に対する細胞骨格の動態変化の影響2023

    • 著者名/発表者名
      玉井理咲子、富永惇希、宮本健助、岡真理子
    • 学会等名
      日本宇宙生物科学会第37回大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2022-04-19   更新日: 2024-12-25  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi