ゲノムワイド関連解析に基づく酸性土壌耐性の分子的理解

• 研究課題/領域番号: 24688009
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 一部基金
• 研究分野: 植物栄養学・土壌学
• 研究機関: 岐阜大学
• 研究代表者: 小林 佑理子 岐阜大学, 応用生物科学部, 助教 (40610952)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 24,050千円 (直接経費: 18,500千円、間接経費: 5,550千円); 2015年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円); 2014年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円); 2013年度: 6,890千円 (直接経費: 5,300千円、間接経費: 1,590千円); 2012年度: 10,920千円 (直接経費: 8,400千円、間接経費: 2,520千円)
• キーワード: アルミニウム耐性 / プロトン耐性 / 酸性土壌耐性 / ゲノムワイド関連解析 / 遺伝子多型 / ナチュラルバリエーション / シロイヌナズナ / AtALMT1 / Aluminum tolerance / GWAS / Natural variation / Arabidopsis / root growth / proton tolerance / Al tolerance / low pH tolerance / acid soil / natural variation / アルミニウムストレス / 酸ストレス / ＳＮＰ / ポリジーン系 / SNP

研究成果の概要

世界の農耕地に広がる酸性問題土壌では、主にアルミニウム（Al）や酸（H+）が作物の生育を阻害する。本研究では、モデル植物シロイヌナズナ約200系統の約20万個の一塩基多型（SNP）とAlおよびH+ストレス耐性の関連解析（ゲノムワイド関連解析：GWAS）を実施した。その結果、両耐性バリエーションについて、それぞれ約70%を説明する100以上の耐性関連遺伝子領域を検出し、新規Al耐性関連遺伝子を同定した。また、主要Al耐性遺伝子リンゴ酸トランスポーターの転写制御領域におけるいくつかの遺伝子多型がAl耐性に関与していることを明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Joint genetic and network analyses identify loci associated with root growth under NaCl stress in Arabidopsis thaliana., (2016)
  • 著者名/発表者名: Yuriko Kobayashi, Lingaraj Sahoo, Hiroyuki Koyama et al.
  • 雑誌名: Plant & Cell Environment 巻: 39 号: 4 ページ: 918-934
  • DOI: 10.1111/pce.12691
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] STOP2 Activates Transcription of Several Genes for Al- and Low pH-Tolerance that Are Regulated by STOP1 in Arabidopsis. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi Y, Ohyama Y, Kobayashi Y, Ito H, Iuchi S, Fujita M, Zhao CR, Tanveer T, Ganesan M, Kobayashi M, Koyama H.
  • 雑誌名: Mol Plant. 巻: 7 号: 2 ページ: 311-322
  • DOI: 10.1093/mp/sst116
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterization of the complex regulation of AtALMT1 expression in response to phytohormones and other inducers. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi, Y. Kobayashi, Y., Sugimoto, M., Lakshmanan, V., Iuchi, S., Kobayashi, M., Bais, H and Koyama, H.
  • 雑誌名: Plant Physiology 巻: 162 号: 2 ページ: 732-740
  • DOI: 10.1104/pp.113.218065
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterization of AtSTOP1 orthologous genes in tobacco and other plant species. (2013)
  • 著者名/発表者名: Ohyama, Y., Ito, H., Kobayashi, Y., Ikka, T., Morita, A., Kobayashi, M., Imaizumi, R., Aoki, T., Komatsu, K., Sakata, Y., Iuchi, S. & Koyama, H.
  • 雑誌名: Plant Physiol. 巻: 162 号: 4 ページ: 1937-1946
  • DOI: 10.1104/pp.113.218958
  • 査読あり
• [雑誌論文] Overexpression of AtALMT1 in the Arabidopsis thaliana ecotype Columbia results in enhanced Al-activated malate excretion and beneficial bacterium recruitment. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi, Y., Lakshmanan, V., Kobayashi, Y., Asai, M., Iuchi, S., Kobayashi, M., Bais, H. P. & Koyama H.
  • 雑誌名: Plant Signaling & Behavior 巻: 8 号: 9 ページ: e25565-e25565
  • DOI: 10.4161/psb.25565
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular and physiological analysis of Al3+ and H+ rhizotoxicities at moderately acidic conditions. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi, Y., Kobayashi, Y., Watanabe, T., Shaff J. E., Ohta, H., Kochian, L. V., Wagatsuma, T., Kinraide, T. B. & Koyama
  • 雑誌名: Plant Physiol 巻: 163 号: 1 ページ: 180-92
  • DOI: 10.1104/pp.113.222893
  • 査読あり
• [学会発表] A genome-wide association study of Aluminum tolerance in Arabidopsis thaliana (2015)
  • 著者名/発表者名: Yuriko Kobayashi, Yuki Nakano, Kazutaka Kusunoki, Satoshi Iuchi, Yoshiharu Y. Yamamoto, Masatomo Kobayashi, Hiroyuki Koyama
  • 学会等名: 9th International Symposium on Plant-Soil Interactions at Low pH
  • 発表場所: クロアチア ドゥブロヴニク
  • 年月日: 2015-10-18
  • 国際学会
• [学会発表] シロイヌナズナにおけるアルミニウム及び低pH耐性のゲノムワイド関連解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 中野友貴, 大橋聖, 楠和隆, 時澤睦朋, 山本義治, 井内聖, 小林正智, 小山博之, 小林佑理子
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会2014年度東京大会
  • 発表場所: 東京農工大学
  • 年月日: 2014-09-09 – 2014-09-11
• [学会発表] シロイヌナズナにおけるアルミニウムストレスによる根伸長阻害のナチュラルバリエーションの解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 中野友貴, 大橋聖, 楠和隆, 時澤睦朋, 山本義治, 井内聖, 小林正智, 小山博之, 小林佑理子
  • 学会等名: 第41回根研究集会
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 2014-09-06 – 2014-09-07
• [学会発表] STOP2はSTOP1転写因子制御下にあるAlと低pH耐性関連遺伝子の転写を活性化する (2014)
  • 著者名/発表者名: 小林佑理子、大山慶直、小林安文、伊藤弘樹、井内聖、藤田美紀、趙成日、Tanveer Tazib, Ganesan Markkandan, 小林正智、小山博之
  • 学会等名: 日本植物生理学会
  • 発表場所: 富山大学
• [学会発表] 細胞膜表面をターゲットとしたシロイヌナズナのアルミニウムストレスの解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 小林安文、小林佑理子、渡部敏裕、我妻忠雄、Kinraide Thomas B. 小山博之
  • 学会等名: 日本植物生理学会
  • 発表場所: 富山大学
• [学会発表] シロイヌナズナにおけるアルミニウム及び低pH耐性のゲノムワイド関連解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 中野友貴、大橋聖、山中啓史、井内聖、小林正智、山本義治、小山博之、小林佑理子
  • 学会等名: 日本植物生理学会
  • 発表場所: 富山大学
• [学会発表] シロイヌナズナリンゴ酸トランスポーターALMT1遺伝子のアルミニウム応答の解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 時澤睦朋、小林安文、斎藤竜典、小林佑理子、井内聖、小林正智、野元美佳、多田安臣、山本義治、小山博之
  • 学会等名: 日本植物生理学会
  • 発表場所: 富山大学
• [学会発表] シロイヌナズナのアルミニウム耐性のゲノムワイド関連解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 山中啓史
  • 学会等名: 日本植物生理学会
  • 発表場所: 岡山大学
  • 年月日: 2013-03-20
• [学会発表] シロイヌナズナ野生株集団を用いたゲノムワイド関連解析による環境ストレス耐性機構の理解 (2013)
  • 著者名/発表者名: 小林佑理子
  • 学会等名: 日本植物生理学会
  • 発表場所: 岡山大学(招待講演)
  • 年月日: 2013-03-20
• [学会発表] STOP1遺伝子発現抑制タバコ組換え体の解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 伊藤弘樹、大山慶直、小林佑理子、小林正智、井内聖、小山博之
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会
  • 発表場所: 名古屋大学
• [学会発表] シロイヌナズナリンゴ酸トランスポーターAtALMT1遺伝子の各種シグナル分子に対する発現解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 小林安文、小林佑理子、杉本美貴、Lakshmanan V, 井内聖、小林正智、 Bais HP, 小山博之
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会
  • 発表場所: 名古屋大学
• [学会発表] Genome wide association study for salt tolerance in Arabidopsis (2013)
  • 著者名/発表者名: Ayan Sadhukhan, Yuriko Kobayashi, Alex Lipka, Michael Gore, Owen Hoekenga, Satoshi Iuchi, Masatomo Kobayashi, Hiroyuki Koyama
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会
  • 発表場所: 名古屋大学
• [学会発表] アルミニウム応答性リンゴ酸トランスポーターALMT1遺伝子の転写制御機構の解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 時澤睦朋、小林安文、小林佑理子、山本義治、小山博之
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会
  • 発表場所: 名古屋大学
• [学会発表] シロイヌナズナアルミ耐性のナチュラルバリエーション (2013)
  • 著者名/発表者名: 大橋聖、中野友貴、小林佑理子、山本義治、井内聖、小林正智、小山博之
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会
  • 発表場所: 名古屋大学
• [学会発表] ゲノムワイド関連解析によるミネラルストレス耐性の理解 (2012)
  • 著者名/発表者名: 小林佑理子
  • 学会等名: 中部土壌肥料研究会例会
  • 発表場所: じゅうろくプラザ(岐阜県)(招待講演)
  • 年月日: 2012-11-08
• [学会発表] シロイヌナズナにおけるアルミニウム耐性のゲノムワイド関連解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山中啓史
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会
  • 発表場所: 鳥取大学
  • 年月日: 2012-09-04
• [学会発表] ゲノムワイド関連解析から見るミネラルストレス耐性の多様性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 小林佑理子
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会
  • 発表場所: 鳥取大学(招待講演)
  • 年月日: 2012-09-04