根圏のイオンストレス環境に対する植物の応答反応と耐性獲得機構の解明

1995 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07306020
• 研究種目: 総合研究(A)
• 研究機関: 岡山大学
• 研究代表者: 松本 英明 岡山大学, 資源生物科学研究所, 教授 (80026418)
• 研究分担者: 小西 茂毅 静岡大学, 農学部, 教授 (70026417) ; 茅野 充男 東京大学, 農学部, 教授 (10007677) ; 我妻 忠雄 山形大学, 農学部, 教授 (70007079) ; 森 敏 東京大学, 農学生命科学研究科, 教授 (90011915) ; 但野 利秋 北海道大学, 農学部, 教授 (40001440)
• キーワード: イオンストレス / 応答反応 / 耐性獲得 / アルミニウムストレス / リン酸欠乏ストレス / 鉄ストレス / 重金属ストレス / 根圏

研究概要

各分担者が以下の成果を得た。
Alストレス:コムギ根のAlによる伸長阻害は、根伸長域の細胞の障害が大きく関わっている。その障害の発現にリグニンの生成と細胞微小管の配向性の崩壊が関与している。一方、これらの障害がCa^<2+>により顕著に抑制される(松本)。チヤのAlによる生育促進効果はMn過剰を抑制している。すなわちAlがMnの移行抑制や過剰のMnをマスキングする(小西)。黒ボク土の酸性(Al)障害を水稲を用いて調べ、Alストレスとして重合塩基性Al(Al重合体)よりAl^<3+>(Al単量体)が重要である(三枝)。各種酸性土壌による有機酸の吸着は速やかに起こり、アロフェン土壌が最も強く吸着する。有機酸はクエン酸>リンゴ酸≫酢酸の順で、根の分泌有機酸は土壌固相に速やかに吸着され根圏から消失する(我妻)。
リン酸ストレス:低リン酸耐性ニンジン細胞は野性型に比べクエン酸合成酵素(CS)活性が野性型に比べ高い。このことを遺伝子レベルで調べるためニンジンCS遺伝子(cDNA)を単離した(小山)。ル-ピンのリン酸欠乏による酸性フォスファターゼの分泌生成機構について調べ、mRNAの発現はノーザンによる解析から主に根で起こり、酵素の合成部位は根の表皮またはその近傍で起こる(但野)。ラッカセイのリン酸溶解機構について、難溶性リン酸の吸収利用能力のスクリーニング法を開発した(阿江)。
鉄ストレス:鉄利用に関わる鉄還元活性がリボフラビン、アルコルビン酸の含量に正の相関を持つ(長谷川)。オオムギのムギネ酸合成について調べ、ニコチアナミン合成酵素が鉄欠乏で強く誘導されタバコの数倍であり、双子葉植物では誘導が起こらない(森)。オオムギのムギネ酸合成が培地中のK濃度に関係する。即ち、K含量の増加によりムギネ酸の生合成が促進される(河合)。
重金属ストレス:銅ストレスによりダイズ根で16kDaのタンパク質が合成され、細胞質CuZn-SOD(スーパーオキシドディスムターゼ)であることを明らかにした。その合成の制御は転写段階以後に存在する(茅野)。

研究成果

• [文献書誌] Ezaki,B.: "Cloning and sequencing of the cDNAs induced by aluminium treatment and Pistarvation in cultured tobacco cells." Physiol.Plant. 93. 11-18 (1995)
• [文献書誌] Ono,K.: "Synergistic inhibition of growth by aluminium and iron of tobacco (Nicotianatabacum L.) cells in suspension culture." Plant Cell Physiol.36. 115-125 (1995)
• [文献書誌] Yamashita,K.: "Salt-stress-induced enhancement of anion efflux and transport activity at plasma membrane of barley roots." Soil Sci.Plant Nutr. (in press).
• [文献書誌] Ezaki,B.: "Expression of a moderately anionic peroxidase is induced by aluminum treatment in tobacco cells ; Possible involvement of peroxidase isozymes in aluminum ion stress." Physiol.Plant (in press).
• [文献書誌] Matsumoto,H.: "Response of the plant root to aluminum stress : analysis of the inhibition of the root elongation and changes in membrane function." J.Plant Res. (in press).
• [文献書誌] Sasaki,M.: "Lignin deposition induced by aluminum in wheat (Triticum aestivum) roots." Physiol.Plant (in press).
• [文献書誌] Ozawa,K.: "Purification and properties of acid phosphatase secreted from lupin roots under phosphorus-deficiency conditions." SoilSci.Plant Nutr.41. 461-469 (1995)
• [文献書誌] Otani,T.: "Sensitivity of phosphorus uptake to changes in root length and soil volume." Agronomy Journal. (in press).
• [文献書誌] Otani,T.: "Phosphorus uptake mechanisms of crops grown in soils with low P status 1. Screening crops for efficient P uptake." SoilSci.Plant Nutr.(in press).
• [文献書誌] Ishiwatari,Y.: "Thioredoxin h is one of the major proteins in rice phloem sap." Planta. 195. 456-463 (1995)
• [文献書誌] Nakamura,S.: "Detection and characterization of Ca-dependent protein kinase in rice phloem sap." Plant Cell Physiology. 36. 19-27 (1995)
• [文献書誌] Naito,S.: "Expression of soybean seed storage protein genes in transgenic plants and their response to sulfur nutritional conditions." J.Plant Physiology. 145. 614-619 (1995)
• [文献書誌] Yokota,M.: "Effects of sulfate concentration on the expression of a soybean seed storage protein gene and its reversibility in transgenic Arabidopsis thaliana." Plant Cell Physiology. 36. 1331-1339 (1995)
• [文献書誌] Kanazawa,K.: "Detection of two distinct isozymes of nicotianamine aminolransferase in Fe-deficient barley roots." J.Exp.Bot.290. 1241-1244 (1995)
• [文献書誌] Higuchi,K.: "Response of nicotianamine synthase activity to Fe-deficiency in tobacco plants compared with barley." J.Exp.Bot.289. 1061-1063 (1995)
• [文献書誌] 新町文絵: "鉄欠乏にともなうリボフラビン分泌現象の植物種間差" 日本土壌肥料学雑誌. 66. 337-341 (1995)
• [文献書誌] 王 剛: "チヤのマンガン・鉄に対する応答とそれらに及ぼすアルミニウムの影響" 日本土壌肥料学雑誌. 66. 617-624 (1995)
• [文献書誌] Sasaki,M: "Plant-Soil Interactions at Low pH : Principles and Management (Date R.A.et al.eds)" Kluwer Academic Publishers, 6(285-290) (1995)
• [文献書誌] Chino,M.: "Accumulation of heavy metals in higher plants in “Remediation of Soils Contaminated with Metals",Chapter 6." Science and Technology Letters,Northwood,England (in press),