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マメ科植物の農業形質改良に資する根粒形成遺伝子スイッチング機構の構造基盤解明

研究課題

研究課題/領域番号 22K14824
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分38030:応用生物化学関連
研究機関筑波大学

研究代表者

野崎 翔平  筑波大学, 生命環境系, 助教 (20850910)

研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2023年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2022年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
キーワード転写因子 / 構造生物学 / マメ科植物 / 根粒形成 / 窒素栄養応答 / 遺伝子制御 / 相互作用解析 / 窒素吸収 / X線結晶構造解析
研究開始時の研究の概要

根粒菌と共生窒素固定を行うマメ科植物は、窒素栄養が豊富な土壌にて根粒共生を自ら抑える機構をもつが故に、農業上において望ましい “根粒共生と窒素肥料による窒素栄養の獲得の両立” が困難となっている。本研究では、栄養豊富な土壌環境下でも根粒共生できるマメ科植物の開発を見据え、マスター転写因子が司る根粒形成遺伝子スイッチング機構を物理化学的な側面から解明することに取り組む。本研究での成果は、植物-微生物共生の研究分野に新規軸を打ち出すとともに、ダイズなどの農業上重要なマメ科植物の中で眠る潜在能力を最大限に引き出すための基盤知見にもなると期待される。

研究成果の概要

マメ科植物は窒素栄養が豊富な土壌にて根粒共生を自ら抑える機構をもつが故に、農業上において望ましい “根粒共生と窒素肥料による窒素栄養の獲得の両立” が困難となっている。本研究では、栄養豊富な土壌環境下でも根粒共生できるマメ科植物の開発も見据え、鍵転写因子群が司る根粒形成制御機構を物理化学的な側面から解明することに取り組んだ。2年間の研究期間において、根粒形成制御ならびに窒素栄養応答の根幹をなす転写制御システムの理解が深まったのみならず、根粒共生を制御する転写因子NINが窒素栄養応答の制御因子NLPからどのような分子変遷を辿り根粒共生獲得を駆動したのかという点についても新知見を得られた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究は、マメ科植物を代表とする根粒共生植物の根粒形成ならびに窒素栄養応答を制御する転写制御システムの理解を飛躍的に高めたといえる。また、根粒共生植物を制御する転写因子が窒素栄養応答の制御因子からどのような分子変遷を辿り根粒共生獲得を駆動したのかという点について新たな知見をもたらすことができた。将来的にダイズなどの農業上重要なマメ科植物の中で眠る潜在能力を最大限に引き出すための基盤知見になると期待される。

報告書

(3件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 研究成果

    (20件)

すべて 2024 2023 2022 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 6件、 招待講演 2件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] BPG4 regulates chloroplast development and homeostasis by suppressing GLK transcription factors and involving light and brassinosteroid signaling2024

    • 著者名/発表者名
      Tachibana Ryo、Abe Susumu、Marugami Momo、Yamagami Ayumi、Akema Rino、Ohashi Takao、Nishida Kaisei、Nosaki Shohei、Miyakawa Takuya、Tanokura Masaru、Kim Jong-Myong、Seki Motoaki、Inaba Takehito、Matsui Minami、Ifuku Kentaro、Kushiro Tetsuo、Asami Tadao、Nakano Takeshi
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 15 号: 1 ページ: 370-370

    • DOI

      10.1038/s41467-023-44492-5

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] IMA peptides regulate root nodulation and nitrogen homeostasis by providing iron according to internal nitrogen status2024

    • 著者名/発表者名
      Ito Momoyo、Tajima Yuri、Ogawa-Ohnishi Mari、Nishida Hanna、Nosaki Shohei、Noda Momona、Sotta Naoyuki、Kawade Kensuke、Kamiya Takehiro、Fujiwara Toru、Matsubayashi Yoshikatsu、Suzaki Takuya
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 15 号: 1 ページ: 733-733

    • DOI

      10.1038/s41467-024-44865-4

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Nitrate transport via NRT2.1 mediates NIN-LIKE PROTEIN-dependent suppression of root nodulation in Lotus japonicus2022

    • 著者名/発表者名
      Misawa Fumika、Ito Momoyo、Nosaki Shohei、Nishida Hanna、Watanabe Masahiro、Suzuki Takamasa、Miura Kenji、Kawaguchi Masayoshi、Suzaki Takuya
    • 雑誌名

      The Plant Cell

      巻: 34 号: 5 ページ: 1844-1862

    • DOI

      10.1093/plcell/koac046

    • 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
  • [雑誌論文] Brassinosteroid-induced gene repression requires specific and tight promoter binding of BIL1/BZR1 via DNA shape readout2022

    • 著者名/発表者名
      Nosaki Shohei、Mitsuda Nobutaka、Sakamoto Shingo、Kusubayashi Kazuki、Yamagami Ayumi、Xu Yuqun、Bui Thi Bao Chau、Terada Tohru、Miura Kenji、Nakano Takeshi、Tanokura Masaru、Miyakawa Takuya
    • 雑誌名

      Nature Plants

      巻: 8(12) 号: 12 ページ: 1440-1452

    • DOI

      10.1038/s41477-022-01289-6

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] BZR/BES転写因子の3つのサブグループの機能比較解析2024

    • 著者名/発表者名
      古谷 朋之, 野﨑 翔平, 近藤 侑貴, 笠原 賢洋
    • 学会等名
      第65回日本植物生理学会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 転写ファミリー内での比較解析から根粒共生獲得の軌跡を探る2024

    • 著者名/発表者名
      野﨑 翔平, 野田 桃菜, 小野田 浩宜, 三浦 謙治, 壽崎 拓哉
    • 学会等名
      日本農芸化学会2024年度大会 創立100周年記念大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] これから100年の農芸化学研究を展望する "食の未来に資する植物タンパク質研究"2024

    • 著者名/発表者名
      野﨑 翔平
    • 学会等名
      日本農芸化学会2024年度大会 創立100周年記念大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Molecular and structural mechanism underlying the brassinosteroid-responsive transcriptional regulation by the master transcription factor BIL1/BZR12023

    • 著者名/発表者名
      Nosaki Shohei
    • 学会等名
      The 24th International Conference on Plant Growth Substances
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Analysis for moleculae mechaniss of chlorophyll biosynthesis regulation via BPGs, novel brassinosteroid signaling factors2023

    • 著者名/発表者名
      Ryo Tachibana, Susumu Abe, Momo Marugami, Ayumi Yamagami, Shohei Nosaki, Takuya Miyakawa, Takehito Inaba, Minami Matsui, Kentaro Ifuku, Ryouichi Tanaka, Tetsuo Kushiro, Tadao Asami, Takeshi Nakano
    • 学会等名
      The 24th International Conference on Plant Growth Substances
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 根粒形成に必要不可欠な鍵転写因子の生化学的研究2023

    • 著者名/発表者名
      野﨑 翔平, 野田 桃菜, 三浦 謙治, 壽崎 拓哉
    • 学会等名
      日本農芸化学会関東支部2023年度大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A nitrogen-induced peptide mediates nutrient-dependent regulation of root nodule symbiosis2023

    • 著者名/発表者名
      Momoyo Ito, Yuri Tajima, Mari Ogawa-Ohnishi, Hanna Nishida, Shohei Nosaki, Momona Noda, Naoyuki Sotta, Kensuke Kawade, Takehiro Kamiya, Toru Fujiwara, Yoshikatsu Matsubayashi, Takuya Suzaki
    • 学会等名
      15th European Nitrogen Fixation Conference
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A novel motif of NIN determines its different DNA-binding specificity from NLPs2023

    • 著者名/発表者名
      Nosaki Shohei, Noda Momona, Miura Kenji, Suzaki Takuya
    • 学会等名
      15th European Nitrogen Fixation Conference
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ゼニゴケにおいて配偶子器発生を制御する非典型 BZR転写因子のオーソログの分子機能比較解析2023

    • 著者名/発表者名
      古谷 朋之, 梅北 葵衣, 岩佐 碧, 野﨑 翔平, 杉本 貢一, 近藤 侑貴, 笠原 賢洋
    • 学会等名
      日本植物学会 第87回大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] NIN 転写因子の特異的配列に基づく遺伝子発現制御機構2023

    • 著者名/発表者名
      野﨑 翔平, 野田 桃菜, 三浦 謙治, 壽崎 拓哉
    • 学会等名
      植物微生物研究会 第32回研究交流会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] "Shaping" gene regulations for the second green revolution2023

    • 著者名/発表者名
      Nosaki Shohei
    • 学会等名
      TSUKUBA CONFERENCE 2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 根粒形成を促進する鍵転写因子のDNA結合特性に関する研究2023

    • 著者名/発表者名
      野崎 翔平, 野田 桃菜, 三浦 謙治, 壽崎 拓哉
    • 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 実施状況報告書
  • [学会発表] 硝酸態窒素による根粒形成制御に関わる自然変異の同定2023

    • 著者名/発表者名
      伊藤 百代, 番場 大, 陳 漢謀, 野崎 翔平, 田島 由理, 三浦 謙治, 佐藤 修正, 壽崎 拓哉
    • 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 実施状況報告書
  • [学会発表] ブラシノステロイド新規シグナル伝達因子BPG4によるクロロフィル生合成制御を介した葉緑体恒常性維持メカニズムの解明2023

    • 著者名/発表者名
      立花 諒, 阿部 晋, 丸上 萌々, 山上 あゆみ, 野崎 翔平, 宮川 拓也, 稲葉 丈人, 松井 南, 久城 哲夫, 伊福 健太郎, 浅見 忠男, 中野 雄司
    • 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 実施状況報告書
  • [備考] 【プレスリリース】土壌から吸収する? それとも 微生物からもらう?

    • URL

      https://www.tsukuba.ac.jp/journal/pdf/p20220212000000.pdf

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [備考] 【プレスリリース】植物の生長を促す植物ホルモンの遺伝子発現調節機構の新しい仕組み

    • URL

      https://www.tsukuba.ac.jp/journal/pdf/p20221228140000.pdf

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書

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公開日: 2022-04-19   更新日: 2025-01-30  

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