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2021 年度 実績報告書

鉄欠乏に応答した根-葉-根間の長距離シグナル伝達機構解明

研究課題

研究課題/領域番号 18K05373
研究機関名古屋大学

研究代表者

田畑 亮  名古屋大学, 生命農学研究科, 特任講師 (30712294)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2022-03-31
キーワードシロイヌナズナ / 長距離シグナル / 鉄欠乏応答 / IMAペプチド / クマリン合成
研究実績の概要

植物は、土壌中の根の一部が局所的な鉄欠乏におちいったとき、周りに十分な鉄が存在する根にその情報を伝え、鉄吸収を相補的に促進させることで、個体全体の鉄含量を一定に保つ巧みなシステムを持つ。しかしながら、その器官間コミュニケーションを制御する分子実態はこれまで明らかにされていなかった。そこで、不均一な土壌環境を模倣したSplit-root培養法を用いた時系列トランスクリプトーム解析から、鉄欠乏に応答した根ー葉ー根間の長距離シグナルのメカニズムを明らかにすることを目的とした。
シロイヌナズナを用いたSplit-root鉄欠乏処理実験による時系列RNA-seq解析から、一部の根が鉄欠乏条件下に晒されると、他方の根において鉄イオントランスポーター(IRT1)や還元酵素(FRO2)、および、鉄吸収を促進するクマリン合成に関する遺伝子(S8H, CYP82C4)の発現量が相補的に増加した。また、葉から根へ移動して鉄吸収を活性化する器官間移動性の候補分子として「鉄結合タンパク質(IRON MAN; IMA/FEP)」を同定した。IMA多重変異体では、Split-root鉄欠乏処理時において、IRT1の相補的な発現量上昇は全く起こらなかった。また、シロイヌナズナ接ぎ木実験の結果から、IMAは地上部で発現誘導されることで、地下部(根)の正常な発達やIRT1および、シデロフォア合成(クマリン合成)系の遺伝子発現を制御していることが明らかになった。つまり、IMAが鉄欠乏に応答した長距離シグナリングを制御する、葉から根への器官間を移動して鉄吸収やクマリン合成を活性化するシグナル分子である可能性が強く示唆され、(Tabata et al., Plant Cell Physiology 2022)。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2022 2021

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (6件) (うち招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Systemic Regulation of Iron Acquisition by Arabidopsis in Environments with Heterogeneous Iron Distributions2022

    • 著者名/発表者名
      Ryo Tabata, Takehiro Kamiya, Shunpei Imoto, Hana Tamura, Michika Tabata, Tasuku Hirayama, Hironaka Tsukagoshi, Keitaro Tanoi, Takamasa Suzuki, Takushi Hachiya, Hitoshi Sakakibara
    • 雑誌名

      Plant Cell Physiology

      巻: - ページ: -

    • DOI

      10.1093/pcp/pcac049

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Development of microfluidic chip for entrapping tobacco BY-2 cells2022

    • 著者名/発表者名
      Kazunori Shimizu, Yaichi Kawakatsu, Ken-ichi Kurotani, Masahiro Kikkawa, Ryo Tabata, Daisuke Kurihara, Hiroyuki Honda, Michitaka Notaguchi
    • 雑誌名

      PLoS ONE

      巻: - ページ: -

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0266982

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Regulation of ammonium acquisition and use in Oryza longistaminata ramets under nitrogen source heterogeneity2022

    • 著者名/発表者名
      Misato Kawai, Ryo Tabata, Miwa Ohashi, Haruno Honda, Takehiro Kamiya, Mikiko Kojima, Yumiko Takebayashi, Shunsuke Oishi, Satoru Okamoto, Takushi Hachiya, Hitoshi Sakakibara
    • 雑誌名

      Plant Physiology

      巻: 188 ページ: 2364-2376

    • DOI

      10.1093/plphys/kiac025

    • 査読あり
  • [学会発表] 接木後の組織修復におけるオートファジー誘導の発見2022

    • 著者名/発表者名
      黒谷賢一, 田畑亮, 川勝弥一, 杉田亮平, 岡安浩次, 田野井慶太郎, 野田口理孝
    • 学会等名
      第63回日本植物生理学会年会
  • [学会発表] Xylem formation enhances scion growth of Nicotiana interfamily grafting2022

    • 著者名/発表者名
      Chaokun Huang, Kenichi Kurotani, Ryo Tabata, Michitaka Notaguchi
    • 学会等名
      第63回日本植物生理学会年会
  • [学会発表] 植物の器官間シグナル伝達を介した鉄吸収制御2021

    • 著者名/発表者名
      田畑亮
    • 学会等名
      第255回遺伝子機能解析部門セミナー
    • 招待講演
  • [学会発表] シロイヌナズナ器官間シグナリングを介した「鉄」吸収制御2021

    • 著者名/発表者名
      田畑亮
    • 学会等名
      植物の栄養研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] シロイヌナズナにおける器官間シグナル伝達を介した鉄吸収制御2021

    • 著者名/発表者名
      田畑亮, 井本駿平, 田村花, 神谷岳洋, 木羽隆敏, 榊原均
    • 学会等名
      日本土壌肥料学会2021年度北海道大会
  • [学会発表] Regeneration of tracheary elements facilitate scion growth upon N. benthamiana interfamily grafting2021

    • 著者名/発表者名
      Chaokun Huang, Michitaka Notaguchi, Kenichi Kurotani, Yaichi Kawakatsu, Ryo Tabata
    • 学会等名
      第85回 日本植物学会年会

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公開日: 2022-12-28  

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