金属栄養に応答する制御系の解明

2006 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18380048
• 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 (70156066)
• 研究分担者: 中西 啓仁 東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 助教 (80282698) ; 高橋 美智子 東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 特任助教 (90345182)
• キーワード: 植物成長・生理 / 転写因子

研究概要

植物は土壌中から必須栄養素である鉄を根の細胞膜に存在するトランスポーターによって細胞内に取り込み、必要とされる部位に送り込む。植物は鉄欠乏条件下で鉄の吸収・利用機構に関与する遺伝子群の発現を誘導するが、この遺伝子制御の分子メカニズムはほとんど解明されていなかった。そこで我々は、これまでに同定した鉄欠乏応答性シスエレメントIDEに特異的に結合する転写因子の探索を行った結果、イネの新規転写因子IDEF1 (IDE-binding factor 1)の同定に成功した。IDEF1は植物固有の転写因子ファミリーABI3/VP1の未だ解析されていないサブグループに属し、IDE1内のCATGC配列に特異的に結合するという新規の配列認識特性を持つことが明らかになった。35Sプロモーターの制御下でIDEF1を恒常的に高発現させた形質転換タバコでは、鉄欠乏根のみでIDE1を介した発現が活性化された。鉄欠乏誘導性プロモーターの制御下でIDEF1を発現させた形質転換イネは、鉄欠乏水耕液で鉄欠乏クロロシスの進行が遅く、石灰質アルカリ土壌で発芽させると良好な初期生育を示した。この形質転換イネは鉄欠乏条件下で二価鉄トランスポーター遺伝子OsIRT1と、鉄欠乏誘導性転写因子遺伝子OsIRO2の発現を促進させた。これらの結果から、IDEF1は鉄欠乏応答に関与する多段階の遺伝子制御ネットワークの初期段階を担うことによって鉄欠乏応答性と耐性を制御することが明らかになった。

研究成果

• [雑誌論文] Expression and enzyme activity of glutathione reductase is upregulated by Fe-deficiency in graminaceous plants (2007)
  • 著者名/発表者名: Bashir K
  • 雑誌名: Plant Molecular Biology 65 ページ: 277-284
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] The transcription factor IDEF1 regulates the response to and tolerance of iron deficiency in plants. (2007)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi T
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA (in press)
• [雑誌論文] Transgenic rice lines that include barley genes have increased tolerance to low iron availability in a calcareous paddy soil. (2007)
  • 著者名/発表者名: Suzuki M
  • 雑誌名: Soil Science and Plant Nutrition 53(in press)
• [雑誌論文] Overexpression of the OsZIP4 zinc transporter confers disarrangement of zinc distribution in rice plants. (2007)
  • 著者名/発表者名: Ishimaru Y
  • 雑誌名: Journal of Experimental Botany 58 ページ: 2909-2915
• [雑誌論文] A method for obtaining high integrity RNA from developing aleurone cells and starchy endosperm in rice (Oryza sativa L.) by laser microdissection (2007)
  • 著者名/発表者名: Ishimaru T
  • 雑誌名: Plant Science 173 ページ: 321-326
• [雑誌論文] The rice bHLH protein OsIRO2 is an essential regulator of the genes involved in Feuptake under Fe-deficient conditions. (2007)
  • 著者名/発表者名: Ogo Y
  • 雑誌名: The Plant Journal 51 ページ: 366-377
• [雑誌論文] Promoter analysis of iron-deficiency-inducible barley IDS3 gene in Arabidopsis and tobacco plants. (2007)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi T
  • 雑誌名: Plant Physiology and Biochemistry 45 ページ: 366-377
• [雑誌論文] Mutational reconstructed ferric chelate reductase confers enhanced tolerance in rice to iron deficiency in calcareous soil. (2007)
  • 著者名/発表者名: Ishimaru Y
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA 104 ページ: 7373-7378
• [雑誌論文] The expression of iron homeostasis-related genes during rice germination. (2007)
  • 著者名/発表者名: Nozoye T
  • 雑誌名: Plant Molecular Biology 64 ページ: 35-47
• [雑誌論文] Highly sensitive quantitative analysis of nicotianamine using LC/ESI-TOF-MS with an internal standard. (2007)
  • 著者名/発表者名: Wada Y
  • 雑誌名: Bioscience, Biotechnology and Biochemistry 71 ページ: 435-441
• [雑誌論文] Metabolic engineering of Saccharomyces cerevisiae producing nicotianamine: Potential for industrial biosynthesis of a novel antihypertensive substrate. (2006)
  • 著者名/発表者名: Wada Y
  • 雑誌名: Bioscience, Biotechnology and Biochemistry 70 ページ: 1408-1415
• [雑誌論文] GAMYB controls different sets of genes and is differentially regulated by micro RNA inaleurone cells and anthers. (2006)
  • 著者名/発表者名: Tsuji H
  • 雑誌名: The Plant Journal 47 ページ: 427-444
• [雑誌論文] Biosynthesis and Secretion of Mugineic Acid Family Phytosiderophores in Zinc-deficient Barley. (2006)
  • 著者名/発表者名: Suzuki M
  • 雑誌名: The Plant Journal 48 ページ: 85-97
• [雑誌論文] 52 Mn translocation in barley monitored using a positron-emitting tracer imaging system. (2006)
  • 著者名/発表者名: Tsukamoto T
  • 雑誌名: Soil Science and Plant Nutrition 52 ページ: 717-725
• [雑誌論文] Isolation and characterization of IRO2, a novel iron-regulated bHLH transcription factor in graminaceous plants. (2006)
  • 著者名/発表者名: Ogo Y
  • 雑誌名: Journal of Experimental Botany 57 ページ: 2867-2878
• [雑誌論文] Cloning and characterization of deoxymugineic acid synthase genes from graminaceous plants. (2006)
  • 著者名/発表者名: Bashir K
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 281 ページ: 32395-32402
• [雑誌論文] Iron deficiency enhances cadmium uptake and translocation mediated by the Fe^<2+> transporters OsIRT1 and OsIRT2 in rice. (2006)
  • 著者名/発表者名: Nakanishi H
  • 雑誌名: Soil Science and Plant Nutrition 52 ページ: 464-469
• [雑誌論文] Rice plants take up iron as an Fe^<3+> -phytosiderophore and as Fe^<2+>. (2006)
  • 著者名/発表者名: Ishimaru Y
  • 雑誌名: The Plant Journal 45 ページ: 335-346
• [雑誌論文] Isolation of MaDEF from Muscari armeniacum and analysis of its expression using laser microdissection. (2006)
  • 著者名/発表者名: Nakada M
  • 雑誌名: Plant Science 170 ページ: 143-150
• [図書] Rice Biology in the Genomics Era (2007)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi T
  • 出版者: Springer Inc.(in press)
• [図書] Physiologia Plantarum (2007)
  • 著者名/発表者名: Ishimaru Y
  • 出版者: Springer Inc.(in press)
• [図書] 蛋白質 核酸 酵素 (2007)
  • 著者名/発表者名: 板井玲子
  • 総ページ数: 6
  • 出版者: 共立出版
• [図書] Plants and Rhizospheric Microorganisms (2006)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi T
  • 総ページ数: 41
  • 出版者: Springer Inc.(in press)