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2012 年度 実績報告書

劣悪化する土壌環境に適応するための植物の知恵

計画研究

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 22119002
研究機関岡山大学

研究代表者

馬 建鋒  岡山大学, 資源植物科学研究所, 教授 (80260389)

研究分担者 山地 直樹  岡山大学, 資源植物科学研究所, 助教 (00444646)
藤原 徹  東京大学, 農学生命科学研究科, 教授 (80242163)
研究期間 (年度) 2010-04-01 – 2015-03-31
キーワード酸性土壌 / アルミニウム毒性 / 養分欠乏 / 適応機構 / 耐性遺伝子
研究実績の概要

1) 植物のアルミニウム耐性遺伝子の機能同定と発現制御
イネのアルミニウム耐性に液胞膜に局在するハーフサイズABCトランスポーターOsALS1が必要であり、またマグネシウムトランスポーターOsMGT1の発現上昇がアルミニウム毒性を軽減することを明らかにした。これらの遺伝子はアルミニウムによって発現が誘導され、転写因子ART1の制御下にある。一方、オオムギのアルミニウム耐性遺伝子HvAACT1の発現制御機構を調べたところ、耐性品種のHvAACT1上流にある1kbの挿入が発現量と組織局在に重要な役割を果たしていることを突き止めた。またこの遺伝子は鉄輸送遺伝子から進化してきたことも明らかにした。
2) 他のミネラル吸収に関与する遺伝子の機能解析
Nrampファミリーに属するOsNramp5はイネのマンガンとカドミウム吸収の主要な輸送体であることを明らかにした。ホウ素吸収に重要なNIP5;1 mRNAの蓄積はホウ素欠乏で5'UTR領域を介した制御で誘導されるが、5'UTR領域のuORFとリボソームの相互作用によって制御が起こっていることを見いだした。ケイ酸トランスポーター遺伝子Lsi1の発現制御領域を転写開始点上流約400bpの範囲まで限定した。またオオムギの地上部でのケイ素の分配に、節の木部転送細胞とその隣接の柔細胞に局在するHvLsi6とHvLsi2による維管束間輸送が機能していることを明らかにした。銅を古い組織から新しい組織や穂へ届けるためにOsYSL16が必要であることを明らかにした。
イネから同定したDOCS1遺伝子はreceptor-like kinaseをコードし、根の外層の細胞(表皮、外皮と厚壁細胞)の正常な形成に必要である。この遺伝子が破壊されると、金属毒性耐性が弱くなる。

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

当初目標より耐性遺伝子の同定が進み、Impact factorの高い雑誌に論文発表ができた。

今後の研究の推進方策

引き続き共同研究などを通じて、植物の酸性土壌突破力の統合的解明を行う。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2012

すべて 雑誌論文 (9件) (うち査読あり 9件) 学会発表 (4件) (うち招待講演 4件)

  • [雑誌論文] YSL16 is a phloem-localized transporter of the copper-nicotianamine complex that is responsible for copper distribution in rice2012

    • 著者名/発表者名
      Zheng, L. Q., Yamaji, N., Yokosho, K. and Ma, J. F.
    • 雑誌名

      Plant Cell

      巻: 24 ページ: 3767-3782

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Functional characterization of a silicon transporter gene implicated in silicon distribution in barley2012

    • 著者名/発表者名
      Yamaji, N., Chiba, Y., Mitani-Ueno, N. and Ma, J. F.
    • 雑誌名

      Plant Physiol.

      巻: 160 ページ: 1491-1497

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Comparative genome-wide transcriptional analysis of Al-responsive genes reveals novel Al tolerance mechanisms in rice2012

    • 著者名/発表者名
      Tsutsui, T., Yamaji, N., Huang, C. H., Motoyama, R., Nagamura, Y. and Ma, J. F.
    • 雑誌名

      PLoS ONE

      巻: 7 ページ: e48197

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0048197

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magnesium transporters and its role in Al tolerance in higher plants2012

    • 著者名/発表者名
      Chen, Z. C. and Ma, J. F.
    • 雑誌名

      Plant and Soil

      巻: in press ページ: in press

    • DOI

      10.1007/s11104-012-1433-y

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nramp5 is a major transporter responsible for manganese and cadmium uptake in rice2012

    • 著者名/発表者名
      Sasaki, A., Yamaji, N., Yokosho, K. and Ma, J. F.
    • 雑誌名

      Plant Cell

      巻: 24 ページ: 2155-2167

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Up-regulation of a magnesium transporter gene OsMGT1 is required for conferring aluminum tolerance in rice2012

    • 著者名/発表者名
      Chen, Z. C., Yamaji, N., Motoyama, R., Nagamura, Y. and Ma, J. F.
    • 雑誌名

      Plant Physiol.

      巻: 159 ページ: 1624-1633

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Acquisition of aluminium tolerance by modification of a single gene in barley2012

    • 著者名/発表者名
      Fujii, M., Yokosho, K., Yamaji, N., Saisho, D., Yamane, M., Takahashi, H., Sato, K., Nakazono, M. and Ma, J. F.
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 3 ページ: 713

    • DOI

      10.1038/ncomms1726

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A leucine-rich repeat receptor-like kinase gene is involved in the specification of outer cell layers in rice roots2012

    • 著者名/発表者名
      Huang, C. F., Yamaji, N., Ono, K. and Ma, J. F.
    • 雑誌名

      Plant J.

      巻: 69 ページ: 565-576

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A tonoplast-localized half-size ABC transporter is required for internal detoxification of aluminum in rice2012

    • 著者名/発表者名
      Huang, C. F., Yamaji, N., Chen, Z. and Ma, J. F.
    • 雑誌名

      Plant J.

      巻: 69 ページ: 857-867

    • 査読あり
  • [学会発表] Molecular mechanisms of Al tolerance in gramineous crops2012

    • 著者名/発表者名
      Ma, J. F., Yamaji, N., Yokosho, K., Xia, J. X., Fujii, M. and Chen, Z.
    • 学会等名
      The 8th International Symposium on Plant-Soil Interactions at Low pH
    • 発表場所
      Bengaluru, India
    • 年月日
      2012-10-18 – 2012-10-22
    • 招待講演
  • [学会発表] Silicon transporters for uptake, translocation and distribution in higher plants2012

    • 著者名/発表者名
      Ma, J. F.
    • 学会等名
      Gordon Research Conferences 2012, Biomineralization
    • 発表場所
      New London, USA
    • 年月日
      2012-08-12 – 2012-08-17
    • 招待講演
  • [学会発表] :植物の遷移金属の輸送体2012

    • 著者名/発表者名
      馬 建鋒
    • 学会等名
      第12回日本蛋白質科学会年会
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2012-06-20 – 2012-06-22
    • 招待講演
  • [学会発表] Involvement of a magnesium transporter in aluminum tolerance in rice2012

    • 著者名/発表者名
      Ma, J. F.
    • 学会等名
      International Symposium on Magnesium in Crop Production, Food Quality and Human Health
    • 発表場所
      Goettingen, Germany
    • 年月日
      2012-05-08 – 2012-05-09
    • 招待講演

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公開日: 2018-02-02  

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