| 研究課題/領域番号 |
24580479
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| 研究機関 | 長崎大学 |
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研究代表者 |
北村 美江 長崎大学, 水産・環境科学総合研究科(環境), 教授 (40108337)
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| 研究分担者 |
山口 健一 長崎大学, 水産・環境科学総合研究科(水産), 准教授 (90363473)
西山 雅也 長崎大学, 水産・環境科学総合研究科(環境), 教授 (50263801)
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| 研究期間 (年度) |
2012-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | 鉄欠乏 / ストレス耐性 / 双子葉植物 / フラビン類 / 根 |
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| 研究実績の概要 |
鉄欠乏耐性を示す双子葉植物の生存戦略の解明に取り組む中で、２６年度は特に、ヒヨスを対象とした組織学的研究並びに鉄欠乏下で発現上昇する遺伝子のクローニング、および鉄欠乏に及ぼす重金属、銅の影響について、良好な研究成果が得られた。一方、ヒヨス以外の植物を対象としたフラビン類の同定には至らなかった。以下に成果の内容を記す。
鉄欠乏下で双子葉植物に特異的に見られる、根端の肥大化が細胞数の増加によるものか、細胞の肥大化によるものかを検討した。共焦点レーザー顕微鏡を用いて非破壊的にヒヨスの培養根を観察することで、細胞の横方向への肥大化と共に、細胞数の増加、根端での根毛の発達が根端の肥大化に貢献していることを明らかにした。また、昨年度報告したプロテオミクスの結果で明らかになった、鉄欠乏下で顕著に発現が上昇したタンパク質の一つで、機能が不明のgalactose oxidase/kelch-repeat containing protein (Glx)は単子葉植物での報告が無いことから、Glxに着目して遺伝子のクローニングを行った。その結果、ｃDNAの全長に加えて、ゲノムのプロモーター領域、約1.8 kbpのクローニングに成功した。発現解析の結果、Glxは根に特異的で、鉄欠乏下で有意に発現が上昇した。更に、プロモーター領域の解析の結果、根特異性エレメントに加えて、イネで見つかった鉄欠乏誘導性エレメントIDE1の存在を示した。IDE1の双子葉植物での発見はアラビドプシスでの似た配列の報告を除けば、本研究でのヒヨスが初めてである。
鉄と同様に生体内の酸化還元反応に寄与するものの、過剰な場合、毒性で植物の生育を阻害する銅の効果を鉄欠乏下で生育させたヒヨスについてその生育状況やフラビンの分泌について調べた。その結果、ヒヨスは銅過剰に耐性を持ち、鉄欠乏下では鉄の欠乏を補填している可能性が示された。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
研究実績の概要に示したように、Glx遺伝子の解析の中で、双子葉植物での鉄欠乏応答性シスエレメントの発見や鉄欠乏下で特徴的に見られる根組織構造の変化の解析のように、予想以上に研究が進展したものがある。
一方、当初予定していたヒヨス以外のキュウリ、ヒマワリ、トウガラシなどの双子葉植物の根で、鉄欠乏に応答して分泌されたフラビン類の同定については、MALDI-TOF MASによる分子量の同定と定性分析に基づく化学構造式の推定のみで、C-NMRやH-NMRによる構造の確定ができなかった。加えて、これらフラビン類を特異的に嗜好する土壌細菌の特定にも至らなかった。
これらの原因として、単離したフラビン類が不安定なこと、NMR測定溶媒にほとんど溶けなかったことが挙げられる。また、ヒヨス等の対象双子葉植物の根圏に住む土壌細菌のスクリーニングを行い、フラビン類を分解するものが得られたが、再現性が乏しく、菌種の同定には至らなかった。計画当初は、フラビン類の放出に土壌微生物との共生などの生態学的な役割を予想していたが、裏付けることはできなかった。
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| 今後の研究の推進方策 |
研究年度を延長しての研究の推進は、NMRによる解析を通してのフラビン類の構造決定方法から、研究方法を改め、水や各種の溶媒に溶けにくい性質を利用して、単離したフラビン類を結晶化させ、X線解析する方法で構造解析に挑む予定である。限られた予算と時間から、本解析とこれまでの研究成果のまとめを中心に本課題を推進する予定である。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
未同定のフラビン類の同定は平成２６年度までに終了し、学会発表すると共に、論文として公表する予定であった。ところが、最終的に化学構造を確定するために予定していたNMRでの測定が、フラビン類が通常のNMR測定溶媒に難溶で、可溶な溶媒中では不安定で正確な測定ができないことが判明した。
そこで計画を変更し、次年度にフラビン類を結晶化させ、X線解析を行うことに計画を変更したため、次年度の使用額が生じた。
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| 次年度使用額の使用計画 |
わずかな使用額なので、フラビン類の解析料に使用するとともに、前年度できなかった学会発表の経費として使用する予定である。
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