| 研究課題/領域番号 |
15KK0286
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| 研究機関 | 明治学院大学 |
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研究代表者 |
野副 朋子 明治学院大学, 教養教育センター, 講師 (90590208)
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| 研究期間 (年度) |
2016 – 2018
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| キーワード | 鉄 / ムギネ酸類 / ニコチアナミン / イネ科植物 / 石灰質土壌 / 鉄欠乏 |
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| 研究実績の概要 |
ムギネ酸類は、土壌中から必須元素である鉄を獲得するためにイネ科植物が根から分泌する三価鉄キレーターである。ムギネ酸類はその前駆物質であるニコチアナミン（NA）とともに、植物体内や細胞内の鉄の移行や輸送も担う。また、植物体内における鉄欠乏シグナル伝達物質として鉄恒常性維持にも関与すると考えられ注目されている。申請者はムギネ酸類の根から根圏への分泌を担うトランスポーター、ＴＯＭ１を単離・同定した。さらにＮＡを細胞外へ排出するトランスポーターＥＮＡ１も単離した。また、ムギネ酸類生合成経路で働く酵素の一つであるNA合成酵素遺伝子OsNAS2とsGFPとの融合遺伝子を導入したイネを作出し、OsNAS2-sGFP融合タンパク質が細胞内において顆粒状に局在することを見出した。本国際共同研究はドイツの研究者が開発した最先端の実験手法を用いてOsNAS2-sGFP導入イネを用いたムギネ酸類・NAを介した鉄恒常性維持機構の解析と、TOM1やENA1に相同性の高い遺伝子群TOM・ENAファミリーの機能解析を行う。欧州諸国では作物が鉄を十分に吸収することのできない石灰質土壌が広がっているため、植物の鉄獲得機構の全容解明を目指して精力的な研究が行われてきた。作物の鉄欠乏が農業上の問題として顕在化している欧州の研究者と共同で、ムギネ酸類やNAを介した鉄の移行・輸送、鉄恒常性維持機構を理解することにより、基礎的な知見だけでなく作物の鉄欠乏耐性の向上などの応用面での研究の発展を目指す。
Ｈ２８年度はＨ２９年度に研究に専念するため明治学院大学においてサバティカルを取得するための学内調整、及びドイツへの渡航手続き、渡航先であるドイツの研究機関との調整をおこなった。さらにドイツで行う研究の予備実験を行った。
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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
申請者は2015年4月より明治学院大学教養教育センターに着任したばかりであるが、2017年度にサバティカルを取得するための学則を配備していただき、2017年度に1年間研究に専念できることとなった。2017年度には当初の計画通りドイツにおいて当申請研究に従事する予定である。
本申請課題においては、まず始めにOsNAS2-sGFP導入イネを用いたムギネ酸類・NAを介した鉄恒常性維持機構の解析をvon Wiren教授の研究チームの開発した鉄と錯体を形成した状態としていない状態のムギネ酸類を区別して測定するCE-coupled MS分析技術を用いることで解析する。申請者は実験対象としてイネを用いているが、ドイツでもイネが生育可能であるかは不明であるため、イネの栽培を行い、導管液の採取を行った。また、Clemens教授により合成方法の確立されている放射性同位体窒素標識NA (15N-NA)は習得した後、東京大学で利用可能なNanoSIMSに応用したいと考えている。このNanoSIMSの利用に向けて、当該担当者との打ち合わせを行った。
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| 今後の研究の推進方策 |
申請者の作出したOsNAS2-sGFP導入イネは鉄十分条件でもムギネ酸類・NA含量が高く、鉄欠乏誘導性遺伝子群の発現が誘導されている。このことはムギネ酸類やNAが鉄欠乏を感知する鉄シグナル伝達物質として機能する可能性を示唆する。つまり、植物体内に存在する鉄含量に対してムギネ酸類やNA含量が多くなった場合には、鉄と結合していないフリーの状態のムギネ酸やNAの割合が増加し、これらの存在量が植物の鉄感知に関与していると考えられる。そこで、von Wiren教授の研究チームの開発した鉄と錯体を形成した状態としていない状態のムギネ酸類を区別して測定するCE-coupled MS分析技術を用いてOsNAS2-sGFP導入イネと野生型株に存在するムギネ酸類やNAの鉄との錯体形成割合を計測して比較する。この測定により、OsNAS2-sGFP導入イネで生じている鉄欠乏シグナルを解析し、NAやムギネ酸類を介した鉄恒常性維持機構について考察する。
また、Clemens教授により合成方法の確立されている放射性同位体窒素標識NA (15N-NA)及びUPLC/ESI-TOF-MSによるNA微量分析技術を用いて15N-NA及び15N-デオキシムギネ酸（DMA）を合成・精製し、植物体内におけるNA・DMAの動態をトレースする。これらの解析により、申請者が単離に成功したTOM・ENAファミリーの植物体内におけるムギネ酸類やNAの移行、細胞内におけるムギネ酸やNAの輸送における役割を解析する。さらに15N-NA や15N-DMAは東京大学で利用可能なNanoSIMSに応用し、植物体内及び細胞内におけるムギネ酸類・NAの局在を可視化する方法の開発を行う。
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