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2013 年度 実績報告書

膜脂質層の分子的改変による酸性土壌複合ストレスへのマルチ耐性植物の創生

研究課題

研究課題/領域番号 23380041
研究機関山形大学

研究代表者

我妻 忠雄  山形大学, 農学部, その他 (70007079)

研究分担者 和崎 淳  広島大学, 生物圏科学研究科, 准教授 (00374728)
渡部 敏裕  北海道大学, (連合)農学研究科(研究院), 准教授 (60360939)
俵谷 圭太郎  山形大学, 農学部, 教授 (70179919)
研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2014-03-31
キーワードアルミニウム耐性 / HMG遺伝子 / ガラクト脂質 / ステロール / 代謝産物 / 低リン耐性 / PAH遺伝子 / リン脂質
研究概要

根などの細胞膜脂質改変による、アルミニウム(Al)他の様々な酸性土壌複合ストレスに耐性な植物を創生することを第一の研究目的とした。得られた主要な成果は、以下の通り。
1.赤米とコシヒカリを±リン(P)の水耕栽培処理をし、メタボローム解析し、地上部抽出物、根部抽出物、根部浸出物から151、155、136個の代謝産物を検出した。低リン耐性は赤米で強く、コシヒカリで弱かった。強い赤米は、-P条件下で地上部の代謝産物濃度低下がより顕著であった。これは、強い品種でPリサイクル能がより高いことを示唆している。2.リン脂質をガラクト脂質に変換してPを節約させるためのPAH遺伝子や、ステロール生合成の鍵HMG遺伝子を過剰発現させた組換えイネを作出した。-P条件下で、PAHまたはHMG単独遺伝子の過剰発現株は、対照であるNOS系統と同程度の生育を示した。一方、PAH・HMG両遺伝子の過剰発現株は、-P条件下での生育に改善傾向が認められた。両遺伝子の過剰発現による脂質改変が低リン耐性の向上に寄与する可能性が示唆された。3.P欠乏により、イネは根のリン脂質が低下し、低カルシウム耐性やAl耐性が向上することを見出した。HMG遺伝子の過剰発現組換えイネのAl耐性が向上することを明らかにした。現段階では、根の細胞膜透過性へのAlの影響は、過剰発現株と野生株の間に明白な差が認められていないが、さらに検討中である。また、根のステロール量とAl耐性の関係も調査中である。

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

    (12件)

すべて 2014 2013

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (8件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Phosphorus deficiency enhances aluminum tolerance of rice (Oryza sativa) by changing the physicochemical characteristics of root plasma membranes and cell walls2014

    • 著者名/発表者名
      Maejima, E., Watanabe, T., Osaki, M. and Wagatsuma, T
    • 雑誌名

      J Plant Physiol

      巻: 171 ページ: 9-15

    • DOI

      10.1016/j.jplph.2013.09.012

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Molecular and physiological analysis of Al3+ and H+ rhizotoxicities at moderately acidic conditions2013

    • 著者名/発表者名
      Yasufumi Kobayashi, Yuriko Kobayashi, Toshihiro Watanabe, Jon E Shaf, Hiroyuki Ohta, Leon V Kochian, Tadao Wagatsuma, Thomas B Kinraide, Hiroyuki Koyama
    • 雑誌名

      Plant physiology

      巻: 163 ページ: 180-192

    • DOI

      10.1104/pp.113.222893

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Metabolite profile of shoot extracts, root extracts, and root exudates of rice plant under phosphorus deficiency2013

    • 著者名/発表者名
      Tawaraya K, Horie R, Saito A, Shinano T, Wagatsuma T, Saito K, Oikawa A
    • 雑誌名

      Journal of Plant Nutrition

      巻: 36 ページ: 1138-1159

    • DOI

      10.1080/01904167.2013.780613

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 植物による難利用性リン酸利用のしくみと活用の可能性2013

    • 著者名/発表者名
      和崎 淳
    • 雑誌名

      土づくりとエコ農業

      巻: 45 ページ: 10-15

  • [学会発表] De novo RNA-seq と CE-TOF/MS による代謝産物プロファイリングに基づくシロバナルーピンの低リン耐性機構の解析2014

    • 著者名/発表者名
      丸山隼人、津村暁彦、海野佑介、及川彰、俵谷圭太郎、信濃卓郎、和崎淳
    • 学会等名
      第55回日本植物生理学会年会
    • 発表場所
      富山大学(富山市)
    • 年月日
      20140318-20140320
  • [学会発表] 細胞膜表面をターゲットとしたシロイヌナズナのアルミニウムストレスの解析2014

    • 著者名/発表者名
      小林安文、小林佑理子、渡部敏裕、我妻忠雄、Thomas B Kinraide、小山博之
    • 学会等名
      第55回日本植物生理学会年会
    • 発表場所
      富山大学(富山市)
    • 年月日
      20140318-20140320
  • [学会発表] 強酸性土壌に生育する植物の根細胞膜成分の特性2013

    • 著者名/発表者名
      前島恵理子、渡部敏裕、我妻忠雄、大崎満
    • 学会等名
      日本土壌肥料学会
    • 発表場所
      名古屋大学(名古屋市)
    • 年月日
      20130911-20130913
  • [学会発表] Phosphorus deficiency enhances aluminum tolerance of rice to the acidic soil stress2013

    • 著者名/発表者名
      Maejima E, Watanabe T, Osaki M, Wagatsuma T
    • 学会等名
      XVII International Plant Nutrition Colloquium
    • 発表場所
      ICEC (トルコ・イスタンブール)
    • 年月日
      20130819-20130822
  • [学会発表] Characterization of the phosphate acquisition ability and strategies of Arabidopsis thaliana accessions by analyzing root exudates2013

    • 著者名/発表者名
      Furutani A, Maruyama H, Okazaki K, Shinano T, Wasaki J
    • 学会等名
      XVII International Plant Nutrition Colloquium
    • 発表場所
      ICEC (トルコ・イスタンブール)
    • 年月日
      20130819-20130822
  • [学会発表] De novo sequencing and analysis of the white lupin root comparative transcriptome using a 454 GS Junior platform to discover genes involved in phosphorus deficiency2013

    • 著者名/発表者名
      Maruyama H, Unno Y, Shinano T, Wasaki J
    • 学会等名
      XVII International Plant Nutrition Colloquium
    • 発表場所
      ICEC (トルコ・イスタンブール)
    • 年月日
      20130819-20130822
  • [学会発表] HMG is a promising key gene for the enhancement of aluminum tolerance of rice via modulating membrane sterols in root-tip portion2013

    • 著者名/発表者名
      Wagatsuma T, Watanabe T, Toyomasu T, Kuroda M, Muranaka T, Ohyama K, Ishikawa A, Usui M, Maejima E, Khan MSH, Tawaraya K, Koyama H
    • 学会等名
      XVII International Plant Nutrition Colloquium
    • 発表場所
      ICEC (トルコ・イスタンブール)
    • 年月日
      20130819-20130822
    • 招待講演
  • [学会発表] Lipidome profiling of phosphorus-deficient rice cultivars reveals remodeling of membrane lipids as a mechanisms of low P tolerance2013

    • 著者名/発表者名
      Tawaraya K, Yamazaki Y, Cheng W, Chuba M, Okazaki Y, Saito K, Oikawa A, Wagatsuma T
    • 学会等名
      XVII International Plant Nutrition Colloquium
    • 発表場所
      ICEC (トルコ・イスタンブール)
    • 年月日
      20130819-20130822

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公開日: 2015-05-28  

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