植物の鉄栄養制御

2008 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07F07161
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 西澤 直子 東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 教授
• 研究分担者: BASHIR Khurram 東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 外国人特別研究員
• キーワード: 植物成長・生理 / 転写因子 / ミネラル栄養 / 金属錯体トランスポーター / ニコチアナミン / ムギネ酸 / 環境耐性作物

研究概要

オオムギから細胞質型とプラスチド型の2種のグルタチオン還元酵素遺伝子を単離した。グルタチオン還元酵素は、酸化型グルタチオンを還元して還元型グルタチオンに変換することにより、細胞内のレドックス制御に深く関与している酵素である。興味深いことに、我々が単離した2種のグルタチオン還元酵素遺伝子は、いずれも酸化ストレスを生じる鉄過剰ではなく、鉄欠乏に応答してその発現が誘導された。さらに、我々はイネから鉄欠乏によって強く発現が誘導されるグルタチオントランスポーター遺伝子、OsIGT1を単離した。アフリカツメガエル卵母細胞の系を用いて、このトランスポーターが酸化型グルタチオンを輸送することを明らかにした。プロモーターGUS解析により、この遺伝子は鉄欠乏の根の先端部、葉に発現していることが明らかとなった。T-DNA挿入により、OsIGT1の機能を欠失したイネ種子を韓国より入手した。鉄を除いた水耕栽培により、その表現型を解析したところ、鉄欠乏に感受性であることが確認された。
グルタチオン還元酵素遺伝子や、グルタチオントランスポーター遺伝子の発現が鉄欠乏によって上昇する事実は、鉄濃度を感知する鉄センサーから遺伝子発現制御までの鉄栄養シグナル伝達経路と、グルタチオンを介したレドックス制御機構の間にクロストークが存在する可能性を示唆している。

研究成果

• [雑誌論文] ^<52>Fe translocation in barley as monitored by a positron-emitting tracer imaging system (PETIS) : Evidence for the direct traslocation of Fe from roots to young leaves via phloem (2009)
  • 著者名/発表者名: Tsukamoto T
  • 雑誌名: Plant & Cell Physiology 50 ページ: 48-57
  • 査読あり
• [雑誌論文] Time course analysis of gene expression over 24 hours in Fe-deficient barley roots (2009)
  • 著者名/発表者名: Nagasaka S
  • 雑誌名: Plant Molecular Biology 69 ページ: 621-631
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rice OsYSL15 is an iron-regulated iron(III)-deoxymugineic acid transporter expressed in the roots and is essential for iron uptake in early growth of the seedlings (2009)
  • 著者名/発表者名: Inoue H
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 284 ページ: 3470-3479
  • 査読あり
• [雑誌論文] Genetically engineered rice containing larger amounts of nicotianamine to enhance the antihypertensive effect (2009)
  • 著者名/発表者名: Usuda K
  • 雑誌名: Plant Biotechnology Journal 7 ページ: 87-95
  • 査読あり
• [雑誌論文] Generation and Field Trials of Transgenic Rice Tolerant to Iron Deficiency (2008)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi T
  • 雑誌名: Rice 1 ページ: 144-153
  • 査読あり
• [雑誌論文] Increase in Iron and Zinc Concentrations in Rice Grains Via the Introduction of Barley Genes Involved in Phytosiderophore Synthesis (2008)
  • 著者名/発表者名: Masuda H
  • 雑誌名: Rice 1 ページ: 100-108
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Novel NAC Transcription Factor, IDEF2, That Recognizes the Iron Deficiency-responsive Element 2 Regulates the Genes Involved in Iron Homeostasis in Plants (2008)
  • 著者名/発表者名: Ogo Y
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 283 ページ: 13407-13417
  • 査読あり
• [雑誌論文] (2008)
  • 著者名/発表者名: 石丸泰寛, 西澤直子
  • 雑誌名: 蛋白質 核酸 酵素 Vol. 53, No. 1(2つの鉄吸収戦略を備えた石灰質アルカリ土壌耐性イネの作出) ページ: 65-71
• [学会発表] Characterization of an Iron Regulated Glutathione Transporter (IGT) Reveals Novel Links Between Iron Deficiency and Glutathione (ポスター) (2009)
  • 著者名/発表者名: Khurram Bashir
  • 学会等名: 第50回植物生理学会年会
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 20090321-20090324
• [学会発表] 植物の鉄欠乏応答の発現制御機構 (2009)
  • 著者名/発表者名: 西澤直子
  • 学会等名: 平成20年度北海道農業試験研究推進会議生物工学部会
  • 発表場所: 北海道農業研究センター
  • 年月日: 2009-02-02
• [学会発表] The novel transcription factors IDES1 and IDEF2 regulate the iron deficiency response and tolerance in rice through binding to rion deficiency-responsive elements (2008)
  • 著者名/発表者名: Naoko K. Nishizawa
  • 学会等名: The 6th International Symposium of Rice Fuctional Genomics
  • 発表場所: 韓国・済州島
  • 年月日: 20081110-20081112
• [学会発表] An iron regulated glutathione transporter (IGT), is essential for iron homeostasis in rice. (ポスター) (2008)
  • 著者名/発表者名: Bashir K
  • 学会等名: The 6th International Symposium of Rice Fuctional Genomics
  • 発表場所: 韓国・済州島
  • 年月日: 20081110-20081112
• [学会発表] Iron uptake and its regulation in strategy II plants (2008)
  • 著者名/発表者名: Naoko K. Nishizawa
  • 学会等名: 14th ISINIP
  • 発表場所: 中国・北京
  • 年月日: 20081011-20081015
• [学会発表] Characterization of an Iron Deficiency Regulated Glutathione Transporter (ポスター) (2008)
  • 著者名/発表者名: Bashir K
  • 学会等名: FASEB Summer Research Conferences
  • 発表場所: アメリカ・コロラド
  • 年月日: 20080615-20080620
• [学会発表] 農耕地の拡大を目指した不良土壌耐性作物の作出 (2008)
  • 著者名/発表者名: 西澤直子
  • 学会等名: 第10回RIBSバイオサイエンスシンポジウム「食糧・バイオマス生産性の飛躍的向上に向けて」
  • 発表場所: 岡山県国際交流センター
  • 年月日: 2008-10-31
• [学会発表] Field trials of transgenic rice lines that include barley genes participated in phytosiderophore synthesis (2008)
  • 著者名/発表者名: Naoko K. Nishizawa
  • 学会等名: China-Japan Plant Nutrition Workshop
  • 発表場所: 中国・北京
  • 年月日: 2008-10-10
• [学会発表] 極限土壌における植物の耐性戦略に関わる分子とその応用 (2008)
  • 著者名/発表者名: 西澤直子
  • 学会等名: 極限環境微生物学会第9回シンポジウム
  • 発表場所: 東京大学・弥生講堂
  • 年月日: 2008-07-11
• [学会発表] Molecules required for the iron deficiency response in plants (2008)
  • 著者名/発表者名: Naoko K. Nishizawa
  • 学会等名: FASEB Summer Research Conferences
  • 発表場所: アメリカ・コロラド
  • 年月日: 2008-06-18
• [学会発表] Characterization of an Iron Deficiency Regulated Glutathione Transporter (2008)
  • 著者名/発表者名: Khurram Bashir
  • 学会等名: FASEB Summer Research Conferences
  • 発表場所: アメリカ・コロラド
  • 年月日: 2008-06-18
• [学会発表] 石灰質アルカリ土壌耐性植物の作出による植物生産性の向上 (2008)
  • 著者名/発表者名: 西澤直子
  • 学会等名: 薮田セミナー(日本農芸化学会)
  • 発表場所: 神戸大学百年記念館六甲ホール
  • 年月日: 2008-05-09