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2009 年度 実績報告書

イネのアンモニア同化と窒素リサイクル機構の解明による窒素利用効率の向上

研究課題

研究課題/領域番号 19208007
研究機関東北大学

研究代表者

山谷 知行  東北大学, 大学院・農学研究科, 教授 (30144778)

キーワードイネ / 窒素利用効率 / アンモニア同化 / 窒素リサイクル機構 / 遺伝子破壊変異体 / QTL解析 / 遺伝子機能解明 / トランスクリプトーム
研究概要

(1)イネのサイトゾル型グルタミン合成酵素1;3(GS1;3)とNADHグルタミン酸合成酵素2(NADH-GOGAT2)
これらの新規GS1;3とNADH-GOGAT2の機能を解明するために、レトロトランスポゾンTos17の挿入によりそれぞれホモ接合体となった遺伝子破壊変異体を獲得し、発現と表現型を調べた。GS1;3は穎果特異的に発現しており、登熟の過程では、全穂重・全もみ数は野生型と同程度であるが、変異体では1穂あたりの籾数が減少する表現型を示した。現在、発芽過程における変異体の解析を進めている。一方、NADH-GOGAT2遺伝子は、成熟葉身や葉鞘で、特に夕方に発現が高まる傾向を示した。プロモーター::GUSを用いた発現解析では、葉身・葉鞘の維管束組織や葉身基部の大維管束と節網維管束で発現していることが判明した。登熟まで育成したところ、草丈の抑制、穂重の減少、精もみ数の減少がみられ、全体として20-50%の収量の減少が認められた。この他、GS1;2やNADH-GOGAT1の遺伝子破壊変異体も獲得でき、次年度以降、GS/GOGATの機能分担に関して大きな成果が得られるものと期待される。
(2)窒素利用効率の向上
低アンモニウムイオン供給に応答して、根の伸長・バイオマス・窒素吸収を促進するQTL領域から、原因遺伝子であるZn-finger型転写活性化因子を単離した。転写因子であることは、酵母を用いた系で確認した。本遺伝子は、日本型イネでは成熟タンパク質を翻訳し、この転写因子があることで上記の表現型を負に制御する機能を持つことが判明した。インド型カサラスでは、途中に停止コドンが生じて成熟タンパク質は翻訳されず、本遺伝子産物がないことで上記の表現型を示すことが明らかとなった。日本型イネにカサラスのこの領域を導入し、相補試験も行い、この遺伝子機能を確認できた。QTL領域の発見から領域を狭めた所までをまとめ、現在学術雑誌に投稿中である。

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2010 2009 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (9件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Reverse genetics approach to characterize a function of NADH-glutamate synthasel in rice plants2010

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

      Amino Acids (未定, In press)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cytosolic glutamine synthetase is present in phloem sap from rice(Oryza sativa L.)2009

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

      Soil Science and Plant Nutrition 55

      ページ: 102-106

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Plerotropic modulation of carbon and nitrogen metabokism in Arabidopsis plants overexpressing NAD kinase 2 gene2009

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

      Plant Physiology 151

      ページ: 100-103

    • 査読あり
  • [学会発表] シロイヌナズナ高親和型尿素輸送担体の相互作用因子の探索2010

    • 著者名/発表者名
      吉田圭吾, ら
    • 学会等名
      第51回日本植物生理学会年会
    • 発表場所
      熊本大学
    • 年月日
      20100318-20100321
  • [学会発表] イネにおけるNADH依存性グルタミン酸合成酵素(NADH-GOGAT)1及び2遺伝子の破壊変異体の獲得とその表現型2010

    • 著者名/発表者名
      田村亘, ら
    • 学会等名
      第51回日本植物生理学会年会
    • 発表場所
      熊本大学
    • 年月日
      20100318-20100321
  • [学会発表] シロイヌナズナ環境型のアンモニウム栄養に対する応答2010

    • 著者名/発表者名
      大岩優貴, ら
    • 学会等名
      第51回日本植物生理学会年会
    • 発表場所
      熊本大学
    • 年月日
      20100318-20100321
  • [学会発表] イネNADH依存性グルタミン酸合成酵素1(NADH-GOGAT1)破壊変異体の獲得と表現型の解析2009

    • 著者名/発表者名
      田村亘, ら
    • 学会等名
      日本土壌肥料学会2009年度京都大会
    • 発表場所
      京都大学
    • 年月日
      20090915-20090917
  • [学会発表] サイトゾル型グルタミン合成酵素欠損変異イネの幼植物における解析2009

    • 著者名/発表者名
      田渕真由美, ら
    • 学会等名
      日本土壌肥料学会2009年度京都大会
    • 発表場所
      京都大学
    • 年月日
      20090915-20090917
  • [学会発表] 液胞型アクアアポリンの細胞膜アンモニウム輸送への寄与2009

    • 著者名/発表者名
      小島創一, ら
    • 学会等名
      日本土壌肥料学会2009年度京都大会
    • 発表場所
      京都大学
    • 年月日
      20090915-20090917
  • [学会発表] イネ根におけるGlnセンサー候補OsACTPK遺伝子族の発現特性とOsACTPK4遺伝子破壊イネの解析2009

    • 著者名/発表者名
      澤優己, ら
    • 学会等名
      日本土壌肥料学会2009年度京都大会
    • 発表場所
      京都大学
    • 年月日
      20090915-20090917
  • [学会発表] イネ根系の発達を促進するQTL遺伝子の単離2009

    • 著者名/発表者名
      小原実広, ら
    • 学会等名
      日本土壌肥料学会2009年度京都大会
    • 発表場所
      京都大学
    • 年月日
      20090915-20090917
  • [学会発表] Function of glutamine synthetase and glutamate synthase in rice plants2009

    • 著者名/発表者名
      Yamaya, T.
    • 学会等名
      11^<th> Inthernational Congress on Amino Acids, Peptide and Proteins
    • 発表場所
      Vienna, Austria
    • 年月日
      2009-08-03
  • [図書] Nitrogen Assimilation in Plants2010

    • 著者名/発表者名
      Kojima, et al.
    • 出版者
      Research Signpost, India(印刷中)
  • [備考]

    • URL

      http://www.agri.tohoku.ac.jp/cellbio/index-j.htm

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公開日: 2011-06-16   更新日: 2016-04-21  

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