ＳＴＯＰ１転写因子が制御するマルチストレス耐性の理解と分子育種基盤の構築

2013 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 22248006
• 研究機関: 岐阜大学
• 研究代表者: 小山 博之 岐阜大学, 応用生物科学部, 教授 (90234921)
• 研究分担者: 櫻井 望 公益財団法人かずさＤＮＡ研究所, ゲノムバイテク研究室, 研究員 (30392286) ; 山本 義治 岐阜大学, 応用生物科学部, 教授 (50301784) ; 鈴木 雄二 東北大学, (連合)農学研究科(研究院), 助教 (80374974) ; 井内 聖 独立行政法人理化学研究所, 実験植物開発室, 研究員 (90312256)
• 研究期間 (年度): 2010-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: 酸性土壌耐性 / アルミニウム / 転写誘導 / 分子育種

研究概要

酸性土壌の生産性の低さは，世界の食糧生産のボトルネックとなっている。植物は本来，酸性土壌に適応する能力を持つが，作物（つまり本来は酸性土壌に適応・進化したものでない植物）は，酸性土壌に導入した際に感受性を示す場合が多い。
本研究で対象としたSTOP1転写制御システムは，申請者らが発見した転写因子で，酸耐性とアルミニウム耐性（ともに，酸性土壌での根の伸長阻害の原因となる）に関わる遺伝子を制御する，マスタースイッチである。一方，このシステムで制御される有機酸放出現象は，植物免疫を与える有用微生物のリクルーティングにもかかわることが報告されていることから，環境抵抗性の重要なモジュールであると考えられる。最終年度に当たる本年は，このシステムの複雑制御が，多面性を持つ有機酸放出現象に対応するものであること，コケを含む陸上植物が保存するシステムであることを明らかにした。
実際に，この制御システムはアルミニウムイオンに鋭敏に反応して，例えば，耐性遺伝子であるALMT1リンゴ酸トランスポーターの場合，その転写誘導が遺伝子破壊株が生育阻害を受けない低レベルで応答するとともに，鞭毛タンパク質により誘導される（植物免疫に対応する意味を持つ）ことが明らかとなった。これらの複雑制御と鋭敏な転写制御は小麦などの作物でも保存されることも明らかになったことから，今後の作物の品種改良に重要な分子情報を提供できたものと考えている。

現在までの達成度 (区分)

理由

25年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

25年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Characterization of the complex regulation of AtALMT1 expression in response to phytohormones and other inducers. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi, Y. Kobayashi, Y., Sugimoto, M., Lakshmanan, V., Iuchi, S., Kobayashi, M., Bais, H and Koyama, H.
  • 雑誌名: Plant Physiology 巻: 162 ページ: 732-740
  • DOI: 10.1104/pp.113.218065
  • 査読あり
• [雑誌論文] Overexpression of AtALMT1 in the Arabidopsis thaliana ecotype Columbia results in enhanced Al-activated malate excretion and beneficial bacterium recruitment. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi, Y., Lakshmanan, V., Kobayashi, Y., Asai, M., Iuchi, S., Kobayashi, M., Bais, H. P. & Koyama H.
  • 雑誌名: Plant Signaling & Behavior 巻: 8 ページ: e-25565
  • DOI: 10.4161/psb.25565
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterization of AtSTOP1 orthologous genes in tobacco and other plant species. (2013)
  • 著者名/発表者名: Ohyama, Y., Ito, H., Kobayashi, Y., Ikka, T., Morita, A., Kobayashi, M., Imaizumi, R., Aoki, T., Komatsu, K., Sakata, Y., Iuchi, S. & Koyama, H.
  • 雑誌名: Plant Physiol. 巻: 162 ページ: 1937-1946.
  • DOI: 10.1104/pp.113.218958
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterization of Al-responsive citrate excretion and citrate-transporting MATEs in Eucalyptus camaldulensis. (2013)
  • 著者名/発表者名: Sawaki,Y., Kihara-Doi, T., Kobayashi, Y., Nishikubo, N., Kawazu, T., Kobayashi, Y., Koyama, H. & Sato S.
  • 雑誌名: Planta 巻: 237 ページ: 979-989
  • DOI: 10.1007/s00425-012-1810-z
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular and physiological analysis of Al3+ and H+ rhizotoxicities at moderately acidic conditions. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi, Y., Kobayashi, Y., Watanabe, T., Shaff J. E., Ohta, H., Kochian, L. V., Wagatsuma, T., Kinraide, T. B. & Koyama
  • 雑誌名: Plant Physiol 巻: 163 ページ: 180-92
  • DOI: 10.1104/pp.113.222893
  • 査読あり