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2008 年度 実績報告書

アルミニウム耐性とリンリサイクリング能の分子的改変による酸性土壌耐性植物の創生

研究課題

研究課題/領域番号 18208008
研究機関山形大学

研究代表者

我妻 忠雄  山形大学, 農学部, 教授 (70007079)

研究分担者 山本 洋子  岡山大学, 資源生物科学研究所, 教授 (50166831)
小山 博之  岐阜大学, 応用生物科学部, 教授 (90234921)
信濃 卓郎  独立行政法人農業・食品産業技術総合研究機構, 北海道農業研究センター, チーム長 (20235542)
和崎 淳  広島大学, 生物圏科学研究科, 准教授 (00374728)
キーワードアルミニウム耐性 / QTL解析 / 細胞伸長 / 細胞膜脂質層 / シロイヌナズナ / 糖輸送・代謝 / 二次代謝産物 / リン酸欠乏
研究概要

1) イネ品種間で根端のリン脂質(PL)/ステロール(S)比は、細胞膜負荷電性・膜透過性とパラレルであり、A1耐性と逆の関係であることを明らかにした。この関係は、トウモロコシ、コムギ、ライコムギ、エンドウ、ソルゴー品種間においても同様であった。また、S合成鍵遺伝子CYP51をノック・ダウンした植物のA1耐性が著しく弱くなることも明らかにした。
(2) A1は、タバコ培養細胞や根のショ糖・グルコースの取り込みを阻害し、細胞内の遊離糖の消費を促進することを見いだした。その結果、浸透濃度上昇が阻害され、細胞・根伸長の阻害に至ると思われた。さらに、イネ発芽期のA1高感受性変異系統を解析し、この形質が優性で、草丈とも関係している可能性を見いだした。
3) シロイヌナズナの集団遺伝学解析を実施し、従来特定されていたリンゴ酸放出による遺伝子座とは異なる位置にQTLを検出した。この遺伝子座は、活性酸素消去に関わる遺伝子を含むと、推定した。さらに、細胞膜表面荷電とイオン耐性に関する知見を、Gouy-Chapman-Sternモデルから検証し、A1耐性に有機酸放出以外の因子も関連するとする説を実験的に証明することに成功した。
(4) リン酸欠乏の応答機構における植物種間差が最も顕著である二次代謝に着目した。その結果、イネ根部でのリグニン合成の促進、シロイヌナズナ地上部でのフラボノールグリコシド生合成の促進、ミヤコグサ根部でのフラボノイド生成がリン酸欠乏により引き起こされると示された。また、3種植物に共通して、リン酸欠乏によって脂質代謝の変化が引き起こされ、体内の効率的リン利用効率の向上およびリンのリサイクルに貢献していることが示唆された。

  • 研究成果

    (25件)

すべて 2009 2008 その他

すべて 雑誌論文 (13件) (うち査読あり 12件) 学会発表 (10件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Relative abundance of Δ^5-sterols in plasma membrane lipids of root-tip cells correlates with aluminum tolerance of rice2009

    • 著者名/発表者名
      MSH Khan, K Tawaraya, H Sekimoto, ほか9名(12番目)
    • 雑誌名

      Physiologia Plantarum 135

      ページ: 73-83

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Greater contribution of low-nutrient tolerance to sorghum and maize growth under combined stress conditions with high aluminum and low nutrients in solution culture simulating the nutrient status of tropical acid soils2009

    • 著者名/発表者名
      A Afrin, MSH Khan, H Egashira, ほか5名(8番目)
    • 雑誌名

      Soil Science and Plant Nutrition (印刷中)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Element interconnections in Lotus japonicus : a systematic study of the effects of elements additions on different natural variants2009

    • 著者名/発表者名
      Chen, Z.
    • 雑誌名

      Soil Science and Plant Nutrition 51

      ページ: 91-101

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Overexpression of LASAP2 gene for secretory acid phosphatase of white lupin improves P uptake and growth of tobacco plants2009

    • 著者名/発表者名
      Wasaki, J.
    • 雑誌名

      Soil Science and Plant Nutrition 51

      ページ: 107-113

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mechanisms of aluminum tolerance in phosphoenolpyruvate carboxylase transgenic Rice2009

    • 著者名/発表者名
      Begun, HH
    • 雑誌名

      Journal of Plant Nutrition 32

      ページ: 84-96

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Interacting effects of high temperature and drought stresses in wheat genotypes under semiarid tropics-an appraisal2009

    • 著者名/発表者名
      Kaur, V.
    • 雑誌名

      Tropics 17

      ページ: 225-234

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Rapid characterization of plant mutants with altered ion-profile : a case study using Lotus japonicus2009

    • 著者名/発表者名
      Chen, Z.
    • 雑誌名

      New Phytologist 181

      ページ: 795-801

    • 査読あり
  • [雑誌論文] The crucial role of mitochondrial regulation in adaptive aluminium resistance in Rhodotorula glutinis2008

    • 著者名/発表者名
      Tani, A., et.al.
    • 雑誌名

      Microbiology 154

      ページ: 3437-3446

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mitochondrial alterations related to programmed cell death in tobacco cells under aluminum stress2008

    • 著者名/発表者名
      Panda S. K.
    • 雑誌名

      C. R. Biologies 331

      ページ: 597-610

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Aluminum tolerance QTL in Columbia/Kashmir inbred population of Arabidopsis thaliana is not associated with aluminum responsive malate excretion2008

    • 著者名/発表者名
      Ikka, T., Kobayashi, Y., Tazib, T. & Koyama, H.
    • 雑誌名

      Plant Sci 175

      ページ: 533-538

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 細胞膜表面のイオン活動度から見えるもの2008

    • 著者名/発表者名
      小山博之, 小林安文, Kinraide T. B, 我妻忠雄
    • 雑誌名

      土肥誌 79

      ページ: 500-504

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 植物の低リン適応戦略機作の解明2008

    • 著者名/発表者名
      和崎淳
    • 雑誌名

      日本土壌肥料学雑誌 79

      ページ: 452-453

  • [雑誌論文] Sequencing and Analysis of Approximately 40,000 Soybean cDNA Clones from a Full-length Enriched cDNA Library2008

    • 著者名/発表者名
      Umezawa, T.
    • 雑誌名

      DNA Research 15

      ページ: 333-346

    • 査読あり
  • [学会発表] 植物細胞におけるアルミニウムの糖代謝への影響2009

    • 著者名/発表者名
      山本洋子, ほか
    • 学会等名
      日本植物生理学会
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 年月日
      2009-03-23
  • [学会発表] イネ根部における局所的リン酸飢餓応答のトランスクリプトーム解析2008

    • 著者名/発表者名
      和崎淳
    • 学会等名
      BMB2008
    • 発表場所
      兵庫県神戸市(神戸国際会議場)
    • 年月日
      2008-12-12
  • [学会発表] 植物根圏微生物を対象とした有機態リン分解関連遺伝子群の解析2008

    • 著者名/発表者名
      海野佑介
    • 学会等名
      日本微生物生態学会
    • 発表場所
      北海道札幌市(北海道大学)
    • 年月日
      2008-11-26
  • [学会発表] シロバナルーピン由来酸性ボスファターゼアイソザイムの発現とプロモーター領域の解析2008

    • 著者名/発表者名
      丸山隼人
    • 学会等名
      日本土壌肥料学会
    • 発表場所
      愛知県名古屋市(名古屋市立大学)
    • 年月日
      2008-09-11
  • [学会発表] 低リン適応とリン吸収の分子メカニズ2008

    • 著者名/発表者名
      和崎淳
    • 学会等名
      日本土壌肥料学会
    • 発表場所
      愛知県名古屋市(名古屋市立大学)
    • 年月日
      2008-09-11
  • [学会発表] フィチン酸資化性細菌によるクラスター根の形成誘導-ホワイトルーピンの土壌フィチン酸利用プロセスの解明に向けて-2008

    • 著者名/発表者名
      海野佑介
    • 学会等名
      日本土壌肥料学会
    • 発表場所
      愛知県名古屋市(名古屋市立大学)
    • 年月日
      2008-09-11
  • [学会発表] 植物の低リン適応戦略機作の解明2008

    • 著者名/発表者名
      和崎淳
    • 学会等名
      日本土壌肥料学会
    • 発表場所
      愛知県名古屋市(名古屋市立大学)
    • 年月日
      2008-09-10
  • [学会発表] ステロール代謝などによる膜脂質構築の改変とアルミニウム耐性-アルミニウム過剰条件における抵抗性の比較(50)2008

    • 著者名/発表者名
      我妻忠雄, 中野雄司, 小山博之, ほか7名
    • 学会等名
      名古屋市立大学山の畑キャンパス
    • 発表場所
      日本土壌肥料学会
    • 年月日
      2008-09-09
  • [学会発表] イネの発芽期におけるアルミニウム耐性形質の解析2008

    • 著者名/発表者名
      山本洋子, ほか
    • 学会等名
      日本土壌肥料学会
    • 発表場所
      名古屋市立大学
    • 年月日
      2008-09-09
  • [学会発表] 局所リン濃度に応答して発現が変動する遺伝子の解析2008

    • 著者名/発表者名
      和崎淳
    • 学会等名
      日本土壌肥料学会
    • 発表場所
      愛知県名古屋市(名古屋市立大学)
    • 年月日
      2008-09-09
  • [備考]

    • URL

      http://www.rib.okayama-u.ac.jp/plant.growth/index-j.html

  • [備考]

    • URL

      http://cse.naro.affrc.go.jp/shinano/

URL: 

公開日: 2010-06-11   更新日: 2016-04-21  

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