| 研究課題/領域番号 |
21K05333
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| 研究機関 | 基礎生物学研究所 |
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研究代表者 |
栂根 美佳 基礎生物学研究所, 細胞動態研究部門, 特任研究員 (90625592)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| キーワード | 栄養応答 |
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| 研究実績の概要 |
植物は土壌中の窒素栄養の量や分布に応じて根系成長（根の数と伸長）を変化させる。これまでに、シロイヌナズナやマメ科植物など被子植物を用いた研究から、硝酸による根系成長は根で起こる局所的な反応だけでなく、全身的な硝酸シグナル伝達経路によって制御されていることが明らかとなっている。本研究では、全身的な硝酸シグナル伝達経路に関わる分子機構の解明を目的とする。また、植物が進化の過程でどのように全身的シグナル伝達経路を獲得したのかを理解する事を目指す。
被子植物の系成長は硝酸濃度依存的に促進され、高濃度の硝酸によって抑制される。これまでの研究から、全身的な硝酸シグナル伝達経路には地上部で機能するCLV1受容体と、根で発現して地上部へと輸送されるCLEペプチドが関わっていることが明らかにされている。CLEペプチドの発現は硝酸濃度依存的に誘導されるが、その濃度は植物種によって異なっている。コケ植物のゼニゴケ(Marchantia polymorpha)は仮根と呼ばれる器官を発達させるが、これは単細胞の器官であり被子植物の根とは構造が異なる。これまでに申請者は仮根の伸長が硝酸応答性を示すこと、Tak-1（雄株）がTak-2（雌株）より顕著な仮根伸長応答性を示すことを明らかにした。寒天培地で栄養成長させたゼニゴケと比較して、遠赤色光の照射によって生殖成長に移行したゼニゴケがより仮根伸長を示したことから栽培条件の検討を行った。また効率的に仮根長を測定することができる栽培方法の確立を行った。本実験では窒素濃度を調節できるガンボーグB5培地をベースにゼニゴケの生殖成長への移行を試みたが生殖枝を誘導することができなかった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
4: 遅れている
理由
効率的な形態測定方法を確立するために植物の栽培条件の変更（非無菌土壌栽培）を試みたが、カビの繁殖等により植物が枯死し生育条件の検討に時間を要したため。
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| 今後の研究の推進方策 |
硝酸は植物の生育に必須な栄養素の窒素源である。被子植物が硝酸を効率的に吸収するメカニズムとして、CLV1-CLEを介した全身制御的な硝酸シグナル伝達機構の解析が世界的に進められている。CLV1-CLEは植物進化の過程で保存されているが、コケ植物がその起源であると考えられている。CLE遺伝子はゼニゴケで8遺伝子、シロイヌナズナで32遺伝子同定されている。ゼニゴケにおけるCLV1-CLEを介した全身的な硝酸シグナル伝達機構を解明することにより、植物におけるCLV1-CLE伝達機構の普遍性と進化を明らかにすることができる。今後はゼニゴケのCLV1、CLEの変異体系統を作出している研究グループと共同研究を行うことによって、効率的に研究を推進していく予定である。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
研究計画の一部を変更し、研究の新規性と精度を上げるための実験を現在実施している。具体的には共同研究を行うことによって、ゼニゴケ変異体を用いた植物の硝酸応答シグナル伝達経路の解明を効率的に推進していく予定である。また共同研究の打ち合わせおよび成果発表に使用する予定である。
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