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低リンストレスに対する呼吸系応答戦略機構の解明

公募研究

研究領域大地環境変動に対する植物の生存・成長突破力の分子的統合解析
研究課題/領域番号 25119706
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 生物系
研究機関東京大学

研究代表者

野口 航  東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (80304004)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
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)
2014年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2013年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
キーワード低リンストレス / 呼吸系 / 有機酸分泌 / クラスター根
研究実績の概要

本研究では、低リンストレスに対する植物の応答機構について、呼吸系バイパス経路、根からの有機酸分泌、個体の成長の関連性を明らかにすることを目的とした。(1) 低リン下で根から有機酸を分泌するシロイヌナズナを用いて、低リン下におけるバイパス経路AOXの応答と生理的役割を解析した。リン充足条件で栽培した野生株(WT)とAOX1a欠損変異株(aox1a)を比較した。低リン下のWTでは地上部・根の両方でAOX1a遺伝子が誘導され、AOX最大活性の指標であるシアン耐性呼吸速度が増加した。他のバイパス経路のNDA2やNDB2も誘導された。一方、低リン下のaox1aでは、シアン耐性呼吸速度は増加せず、また他のバイパス経路の遺伝子発現はWTと差がなかった。低リン下の呼吸速度やリン酸含量はWTとaox1aでは差がなかった。低リン下の生重量は、地上部も根でもaox1aの方が高い傾向であった。一方、根からの有機酸の分泌量はWTの方が多かった。低リン下のシロイヌナズナでは、AOXが誘導され、有機酸合成時の還元力酸化にはたらくことにより、成長よりもリン獲得のための有機酸合成・分泌が優先されていると考えられる。(2) クラスター根をもつシロバナルピナスとクラスター根をもたない近縁種のホソバルピナスを用いて、呼吸系の低リン応答を比較した。低リン下で根を増やすホソバルピナスは根の重さあたりの呼吸速度が低く、シアン耐性呼吸速度も低かった。一方、低リンでクラスター根をつくるシロバナルピナスは、重さあたりの呼吸速度が高く、シアン耐性呼吸速度も高かった。低リン下のシロバナルピナスでは、根だけではなく葉でもAOXタンパク量が多く、ホソバルピナスは、低リン下でもAOXタンパク質は誘導されていなかった。

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2016 2015 2014

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 謝辞記載あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Comparison of the response to phosphorus deficiency in two lupin species, Lupinus albus and L. angustifolius, with contrasting root morphology2015

    • 著者名/発表者名
      Funayama-Noguchi S, Noguchi K, Terashima I
    • 雑誌名

      Plant, Cell and Environment

      巻: 38 号: 3 ページ: 399-410

    • DOI

      10.1111/pce.12390

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Effects of elevated atmospheric CO2 on primary metabolite levels in Arabidopsis thaliana Col-0 leaves: An examination of metabolome data2015

    • 著者名/発表者名
      Noguchi K, Watanabe CK, Terashima I
    • 雑誌名

      Plant and Cell Physiology

      巻: 56 ページ: 2069-2078

    • DOI

      10.1093/pcp/pcv125

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Overexpression of plasma membrane H+-ATPase in guard cells promotes light-induced stomatal opening and enhances plant growth.2014

    • 著者名/発表者名
      Wang Y, Noguchi K, Ono N, Inoue S, Terashima I, Kinoshita T
    • 雑誌名

      Proc. Natl. Acad. Sci. USA

      巻: 111 号: 1 ページ: 533-538

    • DOI

      10.1073/pnas.1305438111

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] リン欠乏下で誘導される呼吸鎖バイパス経路AOXの生理的役割の解析2016

    • 著者名/発表者名
      愛知平逹, 野口航
    • 学会等名
      日本植物生理学会第57回大会
    • 発表場所
      盛岡, 岩手大学上田キャンパス
    • 年月日
      2016-03-18
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Analysis of Physiological Roles of AOX under Phosphorus Deficient Condition2015

    • 著者名/発表者名
      Aichi Y, Noguchi K
    • 学会等名
      9th International Conference for Plant Mitochondrial Biology
    • 発表場所
      Wroclaw, Poland
    • 年月日
      2015-05-17
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] リン欠乏下で誘導される呼吸鎖バイパス経路AOXの生理的役割2015

    • 著者名/発表者名
      愛知平逹, 野口航
    • 学会等名
      日本植物生理学会第56回大会
    • 発表場所
      世田谷, 東京農業大学世田谷キャンパス
    • 年月日
      2015-03-16
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] リン欠乏下で誘導される呼吸鎖バイパス経路AOXの生理的役割の解析2014

    • 著者名/発表者名
      愛知平達,野口航
    • 学会等名
      日本植物生理学会第55回大会
    • 発表場所
      富山大学五福キャンパス,富山市
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

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公開日: 2013-05-15   更新日: 2019-07-29  

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