| 研究領域 | 不均一環境変動に対する植物のレジリエンスを支える多層的情報統御の分子機構 |
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| 研究課題/領域番号 |
21H05650
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| 研究種目 |
学術変革領域研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
学術変革領域研究区分(Ⅲ)
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
山崎 清志 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 特任講師 (20611297)
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| 研究期間 (年度) |
2021-09-10 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
9,360千円 (直接経費: 7,200千円、間接経費: 2,160千円)
2022年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2021年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
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| キーワード | 栄養屈性 / 不均一栄養環境 / イネ / 根 / 屈性 / アンモニウム輸送 / オーキシン / 偏差成長 / 植物栄養 / 栄養応答 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
植物を取り巻く栄養環境は空間的に連続的な変化をしているはずで、植物はそのような勾配のある環境に適切に応答するための様々な機能を獲得してきたはずである。栄養屈性は不均一な栄養分布の土壌で根が効率よく栄養を探し当てるために重要な能力であると考えられる。本研究提案では先行研究において同定した栄養屈性において真逆に関与する2つの栄養屈性制御遺伝子OsNAT (アンモニウム輸送体)及びOsENR1(機能未知)の機能解析を通じて、植物根がどのように栄養勾配の感知と伸長方向の変化を行うのか、その分子機構の解明を目指す。
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| 研究実績の概要 |
本研究では主に栄養屈性に関与するOsNAT (Nutritropic ammonium transporter)の機能解析を通じて、イネの根がどのように栄養濃度勾配の感知と伸長方向の変化を行っているのか、その分子機構の解明を目指した。
OsNATを欠損すると側根で見られる栄養屈性は完全に見えなくなるため栄養屈性に必須の遺伝子である。OsNATpro:GUS 発現イネを作出、解析することでこの遺伝子の発現パターンを知ることができ、主根及び側根の根端において静止中心の下部に位置するコルメラ根冠に染色が観察された。ほかの部位にはほとんど染色が見られなかったことから、栄養屈性にはコルメラ根冠におけるアンモニウム輸送が必須であることが示唆された。
名古屋大学 中園グループとの共同研究で過去に得られた根端トランスクリプトームデータを用いて、栄養屈性の屈曲メカニズムについて解析を行った。両組織間で有意な発現差を示した153遺伝子(DEGs)の中から植物ホルモン関連遺伝子について注目すると、いくつかの植物ホルモン生合成遺伝子がDEGsに含まれていた。これらの遺伝子に関連する植物ホルモンの生合成阻害剤または輸送阻害剤を栄養源に加え栄養屈性への影響を評価すると、オーキシン・ジベレリン・エチレン生合成阻害剤およびオーキシン輸送阻害剤存在下で栄養屈性の反応性が有意に著しく低下した。これらの植物ホルモンは重力屈性において重要であることがすでに知られている。このことから、栄養屈性は屈曲に必要な植物ホルモンが重力屈性と同じである可能性が示唆された。
これらの成果により、栄養屈性の栄養濃度勾配感知メカニズムのインプットとアウトプットはそれぞれ、コルメラにおけるアンモニウムの流入とオーキシンの排出であり、屈曲メカニズムは重力屈性と同様であることが予想される。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
計画以上に、関連する植物ホルモンを明らかにできるなどの成果を得ることができたため。
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| 今後の研究の推進方策 |
もう一つの栄養屈性に関与する遺伝子、OsENR1(Enhanced nutritropic root 1)の機能解析を進める。
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