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2011 年度 実績報告書

有機酸とホスファターゼの分泌機能増強による土壌未利用リン吸収能の向上

研究課題

研究課題/領域番号 23688010
研究種目

若手研究(A)

研究機関広島大学

研究代表者

和崎 淳  広島大学, 大学院・生物圏科学研究科, 准教授 (00374728)

キーワード有機酸 / 酸性ホスファターゼ / リン / 分泌 / シロバナルーピン / シロイヌナズナ / 土壌未利用リン / トランスポーター
研究概要

リン酸質肥料の原料であるリン鉱石資源は涸渇に瀕している。その一方で、多くの耕地土壌には難溶性リンや有機態リンの形で未利用のリンが多く蓄積している。これらの土壌未利用リンの吸収能を向上することができれば、リン酸質肥料の使用量の削減が可能となると考えられる。本研究は、未利用リンの吸収能力のうち、有機酸トランスポーターと酸性ホスファターゼの能力を活用することにより、植物による土壌未利用リンの吸収能を向上することを目的とする。具体的には、根分泌性酸性ホスファターゼの機能および有機酸分泌に関わるトランスポーターの機能の活用を試み、これらの根分泌物質と根圏微生物の間の相互作用の評価を行う。
今年度は、シロイヌナズナより単離したリン欠乏誘導型有機酸トランスポーターのうち、リンゴ酸トランスポーターAtALMT3およびクエン酸トランスポーターAtMATE-PI1のプロモーター::GUS発現系統を確立し、発現部位局在性を確認したところ、いずれにおいても根端上部の有機酸分泌の高い領域において強い発現が見られた。AtALMT3のアミノ酸配列をもとに、有機酸分泌能の高いシロバナルーピンのオーソログLaALMT-PI1の完全長cDNAを単離した。そのアミノ酸配列から、LaALMT-PI1は細胞膜に局在するリンゴ酸トランスポーターであることが示唆された。また、クラスター根を形成し、低リン条件下でもよく生育する木本植物Hakea laurinaからクラスター根特異的に発現する酸性ホスファターゼHISAP1の完全長cDNAを単離し、そのアミノ酸配列から、HISAP1は分泌型タンパク質であることが示唆された。さらに、来年度以降の解析対象である有機酸トランスポーターと酸性ホスファターゼの単独および多重過剰発現系統の作出に着手した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

当初予定した解析内容はほぼ達成できた。AtALMT3の電気生理試験による輸送活性測定については、現在の測定条件では測定できていないが、これは別に相互作用する分子があることを示唆する結果であり、新たな知見を得ることにつながっている。

今後の研究の推進方策

ほぼ当初計画通りに推移しているため、研究内容に大きな変更はない。今年度までに単離、解析を進めてきた有機酸トランスポーターの機能解析を進めるとともに、酸性ホスファターゼの酵素化学的特性の調査を行う。これらの遺伝子の単独あるいは多重発現系統が確立でき次第、栽培試験に供試する。それぞれの遺伝子のプロモーターの発現部位の特徴を活用することによる効率的発現調節の検討にも着手する。今年度の電気生理試験の結果などから、新たに、これまでに単離したAtALMT3と相互作用する分子が存在することが示唆されたため、その分子の単離、解析に着手する。

  • 研究成果

    (20件)

すべて 2012 2011 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (14件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Effect of exogenous phosphatase and phytase activities on organic phosphate mobilization in soils with different phosphate adsorption capacities2012

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

      Soil Science and Plant Nutrition

      巻: 58 ページ: 41-51

    • DOI

      10.1080/00380768.2012.656298

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Proteomic analysis of secreted proteins from aseptically grown rice2011

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

      Phytochemistry

      巻: 72 ページ: 302-311

    • DOI

      10.1016/j.phytochem.2010.12.006

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Compost amendment enhances population and composition of phosphate solubilizing bacteria and improves phosphorus availability in granitic regosols2011

    • 著者名/発表者名
      Wickramatilake, A.R.P., et al
    • 雑誌名

      Soil Science and Plant Nutrition

      巻: 57 ページ: 529-540

    • DOI

      10.1080/00380768.2011.600243

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Evaluation of cellulolytic and hemicellulolytic abilities of fungi isolated from coffee residue and sawdust composts2011

    • 著者名/発表者名
      Eida, M.F.
    • 雑誌名

      Microbes and Environments

      巻: 26 ページ: 220-227

    • DOI

      10.1264/jsme2.ME10210

    • 査読あり
  • [学会発表] リン欠乏及びアルミニウム障害時におけるシロイヌナズナ野生株およびリンゴ酸分泌変異株の根浸出物の解析2012

    • 著者名/発表者名
      丸山隼人, 他4名
    • 学会等名
      日本植物生理学会
    • 発表場所
      京都市
    • 年月日
      2012-03-18
  • [学会発表] ヤマモガシ科植物Hakea laurinaの低リン耐性における酸性ホスファターゼホモログの役割2012

    • 著者名/発表者名
      和崎淳、丸山隼人
    • 学会等名
      日本植物生理学会
    • 発表場所
      京都市
    • 年月日
      2012-03-17
  • [学会発表] 非菌根性シロバナルーピンの根圏におけるリン吸収能力とその活用2011

    • 著者名/発表者名
      和崎淳
    • 学会等名
      菌根研究会特別講演
    • 発表場所
      広島県東広島市(招待講演)
    • 年月日
      2011-12-10
  • [学会発表] Phosphorus starvation changes the metabolic flow in rice2011

    • 著者名/発表者名
      Shinano, T., et al
    • 学会等名
      3rd International Symposium Frontiers in Agriculture Proteome Research-Contribution of proteomics technology in agricultural sciences-
    • 発表場所
      茨城県つくば市
    • 年月日
      2011-11-09
  • [学会発表] 植物機能の活用による土壌蓄積リンの効率的利用技術2011

    • 著者名/発表者名
      和崎淳
    • 学会等名
      関東東海土壌肥料部会・秋季研究会
    • 発表場所
      埼玉県熊谷市(招待講演)
    • 年月日
      2011-10-06
  • [学会発表] Analysis of malate and citrate transporters induced in roots of phosphorus deficient Arabidopsis thaliana2011

    • 著者名/発表者名
      Maruyama, H., et al
    • 学会等名
      Rhizosphere 3 International Conference
    • 発表場所
      Perth (Australia)
    • 年月日
      2011-09-29
  • [学会発表] Characterization of phosphate utilization in Arabidopsis thaliana natural accessions grown on soil2011

    • 著者名/発表者名
      Furutani, A., et al
    • 学会等名
      Rhizosphere 3 International Conference
    • 発表場所
      Perth (Australia)
    • 年月日
      2011-09-28
  • [学会発表] Interactions between plants and phytate mineralizing bacteria isolated from the rhizosphere2011

    • 著者名/発表者名
      Mizukami, N., Wasaki, J.
    • 学会等名
      International Union of Microbiological Societies 2011 Congress
    • 発表場所
      札幌市
    • 年月日
      2011-09-07
  • [学会発表] 植物の養分ホメオスタシス(2)リン酸2011

    • 著者名/発表者名
      和崎淳
    • 学会等名
      日本土壌肥料学会シンポジウム
    • 発表場所
      茨城県つくば市(招待講演)
    • 年月日
      2011-08-10
  • [学会発表] 異なる土壌で栽培したトウモロコシのリン吸収に及ぼすシロバナルーピン混植の効果2011

    • 著者名/発表者名
      上脇葉子, 他4名
    • 学会等名
      日本土壌肥料学会
    • 発表場所
      茨城県つくば市
    • 年月日
      2011-08-09
  • [学会発表] リン欠乏シロイヌナズナ根からのリンゴ酸およびクエン酸分泌に関わるトランスポーターの解析2011

    • 著者名/発表者名
      丸山隼人, 他3名
    • 学会等名
      日本土壌肥料学会
    • 発表場所
      茨城県つくば市
    • 年月日
      2011-08-09
  • [学会発表] マサ土における土壌蓄積リンの植物による利用性と微生物性との関連2011

    • 著者名/発表者名
      宗廣亮佑, 他4名
    • 学会等名
      日本土壌肥料学会
    • 発表場所
      茨城県つくば市
    • 年月日
      2011-08-09
  • [学会発表] Evaluation of cellulolytic and hemicellulolytic abilities of bacteria isolated from coffee residue and sawdust composts2011

    • 著者名/発表者名
      Mohamed Fathallah Eida, 他3名
    • 学会等名
      日本土壌肥料学会
    • 発表場所
      茨城県つくば市
    • 年月日
      2011-08-09
  • [学会発表] Analysis of malate transporters induced in roots of phosphorus deficient oraluminum stressed Arabidopsis thaliana2011

    • 著者名/発表者名
      Maruyama, H., et al
    • 学会等名
      International Conference on Arabidopsis Research 2011
    • 発表場所
      Madison, WI (USA)
    • 年月日
      2011-06-24
  • [図書] Principles, Application and Assessment in Soil Science2011

    • 著者名/発表者名
      Watanabe, T., et al
    • 総ページ数
      394
    • 出版者
      InTech
  • [備考]

    • URL

      http://home.hiroshima-u.ac.jp/rhizo/

URL: 

公開日: 2013-06-26  

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