• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2022 年度 実績報告書

土壌環境変動に応答する植物のミネラル輸送システムの可塑性の解明

研究課題

研究課題/領域番号 21H05034
研究機関岡山大学

研究代表者

馬 建鋒  岡山大学, 資源植物科学研究所, 教授 (80260389)

研究分担者 山地 直樹  岡山大学, 資源植物科学研究所, 准教授 (00444646)
宮地 孝明  岡山大学, 自然生命科学研究支援センター, 研究教授 (40550314)
三谷 奈見季  岡山大学, 資源植物科学研究所, 准教授 (40581020)
菅 倫寛  岡山大学, 異分野基礎科学研究所, 教授 (60634920)
研究期間 (年度) 2021-07-05 – 2026-03-31
キーワードイネ / トランスポーター / ミネラル輸送 / 環境変動 / 制御 / 根
研究実績の概要

イネから同定したケイ酸輸送体Lsi1とLsi2は特徴的に根の外皮細胞と内皮細胞の遠心側と向心側に偏在するが、様々な手法でこの極性局在の機構について調べ、Lsi1の極性局在はクラスリン経路のエンドサイトーシスに依存しないことを明らかにした。一方、極性局在しないオオムギのケイ酸輸送体HvLsi2をイネの外皮と内皮細胞に人為的に発現させると、極性を示すようになり、ケイ酸輸送体の極性局在機構は特定の細胞にあることを示唆している。
またイネのケイ酸輸送体Lsi1について、根の外皮細胞および内皮細胞における遠心側への極性局在に重要なタンパク質領域の解析を行い、N末端およびC末端領域の特定のイソロイシン残基、およびC末端領域の正電荷を持つアミノ酸残基が必須であることを明らかにした。また極性局在が失われた改変型Lsi1を導入した形質転換イネによる解析から、効率的なケイ酸吸収におけるLsi1極性局在の重要性が改めて確認された。
イネケイ素輸送体遺伝子OsLsi1とOsLsi2は環境中のケイ酸濃度が高くなると、その発現が抑制されるが、我々はその発現抑制に関わるシグナルタンパク質(SSS)を同定した。SSS遺伝子は葉に発現し、根に発現しないが、そのコードされたタンパク質は根において強く検出された。
イネコアコレクションのカドミウム蓄積が少ない系統(Pokkali)を用いたQTL解析から原因遺伝子を同定した。この系統ではカドミウム/マンガン輸送体OsNramp5遺伝子が重複しており、根の遺伝子発現およびタンパク質レベルが他系統の2倍に増加していた。その結果、根のマンガンおよびカドミウムの吸収能も倍加しており、根から地上部へのカドミウムの転流がマンガンによって競合的に阻害されると考えられた。
ケイ酸排出輸送体Lsi2の大量培養・精製に成功し、クライオ電子顕微鏡による単粒子構造解析と結晶化を進めている。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

予定より多くのミネラル輸送体の同定や環境変動に対する応答機構の解明ができた。これらの成果はNature FoodやPlant Cellなどのトップジャーナルに発表している。

今後の研究の推進方策

引き続き共同研究者と緊密に連携して、イネの環境変動に対する応答機構を様々な手法で解明していく。

  • 研究成果

    (23件)

すべて 2023 2022 その他

すべて 雑誌論文 (11件) (うち国際共著 4件、 査読あり 11件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 3件、 招待講演 2件) 図書 (2件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Polar localization of a rice silicon transporter requires isoleucine at both C- and N-termini as well as positively charged residues2023

    • 著者名/発表者名
      Konishi Noriyuki、Mitani-Ueno Namiki、Yamaji Naoki、Ma Jian Feng
    • 雑誌名

      The Plant Cell

      巻: 35 ページ: 2232~2250

    • DOI

      10.1093/plcell/koad073

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Cell-Type-Dependent but CME-Independent Polar Localization of Silicon Transporters in Rice2022

    • 著者名/発表者名
      Konishi Noriyuki、Huang Sheng、Yamaji Naoki、Ma Jian Feng
    • 雑誌名

      Plant and Cell Physiology

      巻: 63 ページ: 699~712

    • DOI

      10.1093/pcp/pcac032

    • 査読あり
  • [雑誌論文] <scp>NRAMP6</scp> and <scp>NRAMP1</scp> cooperatively regulate root growth and manganese translocation under manganese deficiency in Arabidopsis2022

    • 著者名/発表者名
      Li Lun、Zhu Zongzheng、Liao Yonghui、Yang Changhong、Fan Ni、Zhang Jie、Yamaji Naoki、Dirick L?on、Ma Jian Feng、Curie Catherine、Huang Chao‐Feng
    • 雑誌名

      The Plant Journal

      巻: 110 ページ: 1564~1577

    • DOI

      10.1111/tpj.15754

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Duplication of a manganese/cadmium transporter gene reduces cadmium accumulation in rice grain2022

    • 著者名/発表者名
      Yu En、Wang Wenguang、Yamaji Naoki、Fukuoka Shuichi、Che Jing、Ueno Daisei、Ando Tsuyu、Deng Fenglin、Hori Kiyosumi、Yano Masahiro、Shen Ren Fang、Ma Jian Feng
    • 雑誌名

      Nature Food

      巻: 3 ページ: 597~607

    • DOI

      10.1038/s43016-022-00569-w

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] A novel kinase subverts aluminium resistance by boosting ornithine decarboxylase‐dependent putrescine biosynthesis2022

    • 著者名/発表者名
      Liu Xiang P.、Gao Li J.、She Ben T.、Li Gui X.、Wu Yun R.、Xu Ji M.、Ding Zhong J.、Ma Jian F.、Zheng Shao J.
    • 雑誌名

      Plant, Cell &amp; Environment

      巻: 45 ページ: 2520~2532

    • DOI

      10.1111/pce.14371

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] A Golgi‐localized glycosyltransferase, <scp>OsGT14;1</scp> , is required for growth of both roots and shoots in rice2022

    • 著者名/発表者名
      Wang Peitong、Yamaji Naoki、Ma Jian Feng
    • 雑誌名

      The Plant Journal

      巻: 111 ページ: 923~935

    • DOI

      10.1111/tpj.15897

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A tonoplast‐localized magnesium transporter is crucial for stomatal opening in Arabidopsis under high Mg <sup>2+</sup> conditions2022

    • 著者名/発表者名
      Inoue Shin‐ichiro、Hayashi Maki、Huang Sheng、Yokosho Kengo、Gotoh Eiji、Ikematsu Shuka、Okumura Masaki、Suzuki Takamasa、Kamura Takumi、Kinoshita Toshinori、Ma Jian Feng
    • 雑誌名

      New Phytologist

      巻: 236 ページ: 864~877

    • DOI

      10.1111/nph.18410

    • 査読あり
  • [雑誌論文] FE UPTAKE‐INDUCING PEPTIDE1 maintains Fe translocation by controlling Fe deficiency response genes in the vascular tissue of <i>Arabidopsis</i>2022

    • 著者名/発表者名
      Okada Satoshi、Lei Gui J.、Yamaji Naoki、Huang Sheng、Ma Jian F.、Mochida Keiichi、Hirayama Takashi
    • 雑誌名

      Plant, Cell &amp; Environment

      巻: 45 ページ: 3322~3337

    • DOI

      10.1111/pce.14424

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Linking root morphology and anatomy with transporters for mineral element uptake in plants2022

    • 著者名/発表者名
      En Yu、Yamaji Naoki、Ma Jian Feng
    • 雑誌名

      Plant and Soil

      巻: 484 ページ: 1~12

    • DOI

      10.1007/s11104-022-05692-y

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Plant Hormone and Inorganic Ion Concentrations in the Xylem Exudate of Grafted Plants Depend on the Scion?Rootstock Combination2022

    • 著者名/発表者名
      Kawaguchi Kohei、Nakaune Makoto、Ma Jian Feng、Kojima Mikiko、Takebayashi Yumiko、Sakakibara Hitoshi、Otagaki Shungo、Matsumoto Shogo、Shiratake Katsuhiro
    • 雑誌名

      Plants

      巻: 11 ページ: 2594~2594

    • DOI

      10.3390/plants11192594

    • 査読あり
  • [雑誌論文] The ferroxidases LPR1 and LPR2 control iron translocation in the xylem of Arabidopsis plants2022

    • 著者名/発表者名
      Xu Zhong-Rui、Cai Mei-Ling、Yang Ying、You Ting-Ting、Ma Jian Feng、Wang Peng、Zhao Fang-Jie
    • 雑誌名

      Molecular Plant

      巻: 15 ページ: 1962~1975

    • DOI

      10.1016/j.molp.2022.11.003

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Mechanisms controlling polar localization of Si transporter in rice2023

    • 著者名/発表者名
      Ma, J. F. and Konishi, N.
    • 学会等名
      19th International Workshop on Plant Membrane Biology
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Local distribution of manganese to leaf sheath is mediated by OsNramp5 in rice2023

    • 著者名/発表者名
      Huang, S., Yamaji, N., Konishi, N. and Ma, J. F.
    • 学会等名
      19th International Workshop on Plant Membrane Biology
    • 国際学会
  • [学会発表] イネのケイ素吸収を制御する長距離シグナルタンパク質の同定2023

    • 著者名/発表者名
      山地直樹・三谷奈見季・小西範幸・馬 建鋒
    • 学会等名
      第64回日本植物生理学会年会
  • [学会発表] イネケイ酸輸送体Lsi1の偏在制御に対するホスファチジン酸の関与の検討2023

    • 著者名/発表者名
      小西範幸・馬 建鋒
    • 学会等名
      第64回日本植物生理学会年会
  • [学会発表] OsMGT2 mediates the translocation and preferential distribution of magnesium in rice2023

    • 著者名/発表者名
      Huang, S., Yamaji, N. and Ma, J. F.
    • 学会等名
      第64回日本植物生理学会年会
  • [学会発表] Cadmium accumulation in cereal crops; from molecular mechanisms to breeding2022

    • 著者名/発表者名
      Ma, J. F.
    • 学会等名
      54th Annual Conference of the German Society of Plant Nutrition
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] OsZIP2 mediates xylem loading and preferential distribution of Zn in rice2022

    • 著者名/発表者名
      黄 勝・山地直樹・馬 建鋒
    • 学会等名
      日本土壌肥料学会2022年度東京大会
  • [学会発表] Identification and functional characterization of a gene responsible for differential As accumulation in rice roots2022

    • 著者名/発表者名
      王 珮同・馬 建鋒
    • 学会等名
      日本土壌肥料学会2022年度東京大会
  • [図書] Marschner's Mineral Nutrition of Plants (Fourth Edition)2023

    • 著者名/発表者名
      Ma, J. F., Zhao, F-J., Rengel, Z., Cakmak, I.
    • 総ページ数
      31
    • 出版者
      Academic Press
  • [図書] 植物のケイ酸チャネルの構造と機能2022

    • 著者名/発表者名
      齊藤 恭紀, 菅 倫寛
    • 総ページ数
      2
    • 出版者
      日本結晶学会誌
  • [備考]

    • URL

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

  • [備考]

    • URL

      https://scholar.google.com/citations?user=kDZcBhkAAAAJ&hl=ja&oi=ao

URL: 

公開日: 2023-12-25  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi