| 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 |
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| 研究課題/領域番号 |
22119003
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
山谷 知行 東北大学, 大学院・農学研究科, 教授 (30144778)
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| 研究分担者 |
草野 都 理化学研究所, 植物科学研究センター, 研究員 (60415148)
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| キーワード | イネ / 窒素饑餓 / 逆遺伝学 / メタボローム / 生存戦略 / 代謝ネットワーク / 窒素同化代謝 / 窒素情報 |
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| 研究概要 |
還元状態の水田で成育するイネは、NH_4^+を主要な窒素源とする。窒素は、イネにとって最も不足する元素であると同時に、直接バイオマスや収量を規定する。一方、窒素同化代謝は炭素やエネルギー代謝と密接に関わるが、窒素欠乏や適正状態の情報の受容、その後の高次な同化代謝機構、固体としての応答機構に関わる分子実態はほとんど明らかではない。本研究では、窒素飢餓に対するイネの生存戦略の解明を目的とした。本年度は、下記の項目に焦点をあて研究を進め、成果を得た。
1.NH_4^+情報の受容機構:NH_4^+情報を受容する可能性の高いACTPK1タンパク質に関して、遺伝子破壊変異体をTos17ミュータントパネルから獲得して解析を進め、このタンパク質は過剰なNH_4^+の吸収抑制をする機能を持つことが判明し、現在、その成果の公表準備中である。
2.逆遺伝学とメタボローム解析:NH_4^+の同化に関わるNADHグルタミン酸合成酵素2(GOGAT2)の遺伝子破壊変異体を供試して、種々の解析を進めた結果、このNADH-GOGAT2は老化器官からの窒素転流の主形態であるグルタミンの合成に関わることが判明し、一穂穎果数の減少による収量低下が認められた。この成果を国際学術雑誌に公表した。サイトゾル型グルタミン合成酵素1:1(GS1;1)遺伝子破壊変異体では、CとNの代謝バランスが大きく崩れている成果も公表し、現在、GS1;2遺伝子破壊変異体との違いを明確にするために、メタボローム解析を進めている。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
東日本大震災で被災した研究環境の復旧に大変な時間を要したが、ACTPK1タンパク質やNADH-GOGAT2の機能解析を進めることができた。成果の公表に、若干時間が必要であることから、上記の自己評価とした。
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| 今後の研究の推進方策 |
ACTPK1タンパク質の機能に関する成果公表を進めるとともに、窒素情報の受容機構について、情報分子とACTPK1タンパク質の相互作用を解明する。また、GS1;2の窒素同化における機能の証明もほぼ結果が出そろい、成果の公表を進める。GS1;1とGS1;2の遺伝子破壊変異体を供試して、メタボローム解析を行う計画で、代謝バランスの重要性を議論する予定である。
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