植物の無機栄養ホメオスタシスと成長の統合的理解と仮説検証

2014 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 25221202
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 藤原 徹 東京大学, 農学生命科学研究科, 教授 (80242163)
• 研究期間 (年度): 2013-05-31 – 2018-03-31
• キーワード: 無機栄養 / 輸送 / 制御 / モデル / 遺伝子

研究実績の概要

これまでに取得していたシロイヌナズナの栄養応答性変異株の遺伝解析を行い、その一部について原因遺伝子を同定すると共に、同定した遺伝子の機能解析や発現解析を行った。同定した遺伝子には栄養の輸送に関わる遺伝子、細胞壁成分の合成に関与する遺伝子や遺伝子の発現を網羅的に制御する遺伝子等が含まれており、遺伝子産物が活性を持つ事を明らかにした。これらの遺伝子の発現の特徴や遺伝子産物の細胞内局在を明らかにした。さらには、変異株をさらに変異原処理して栄養応答性が変化した変異株を同定し、一部については遺伝解析を進めた。
NIP5;1のmRNAの蓄積のホウ素栄養による制御機構の解析については、植物細胞を用いた実験によりNIP5;1のmRNAの5'UTRに存在するAUGUAA配列以外にもコザックの共通配列やAUGUAAの上流の配列などが重要な役割を果たしている事を明らかにした。また、in vitro翻訳系を用いた実験によっても、これらの配列が制御に重要であることを明らかにした。
無機元素輸送の定量的に理解へ向けてのアプローチとしては、モデルの改善をさらに進めるとともに、根におけるホウ素の分布を明らかにし、モデルによって予想された元素分布が実験によってもおおよそ再現されることを確認するとともに、実験では明らかにできない輸送の特性をモデルから推論した。また、４つの細胞を取り出して簡略化した連立微分方程式を用いた解析を進め、栄養素による輸送体の制御がどのような影響をもたらすかを推論した。

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

一部、予想しない事態が起こる等したものの、3つの項目それぞれに予定通り進捗しており、概ね順調に進展しているものと判断している。

今後の研究の推進方策

当初の予定通り進めて行く予定である。

研究成果

• [雑誌論文] Generation of boron-deficiency-tolerant tomato by overexpressing an Arabidopsis thaliana borate transporter AtBOR1. (2014)
  • 著者名/発表者名: Uraguchi,S., Kato,Y., Hanaoka, H., Miwa,K. and Fujiwara, T.
  • 雑誌名: Frontiers in Plant Science 巻: 5 ページ: 125
  • DOI: 10.3389/fpls.2014.00125
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] OsNIP3;1, a rice boric acid channel, regulates boron distribution and is essential for growth under boron-deficient conditions. (2014)
  • 著者名/発表者名: Hanaoka, H., Uraguchi, S., Takano, J., Tanaka, M. and Fujiwara, T.
  • 雑誌名: The Plant Journal 巻: 78：5 ページ: 890-902
  • DOI: 10.1111/tpj.12511
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Exogenous Boron supplementation partially rescues fertilization defect of osbor4 mutant. (2014)
  • 著者名/発表者名: Tanaka, N., Uraguchi, S. and Fujiwara, T.
  • 雑誌名: Plant Signaling & Behavior 巻: 9 ページ: e28356
  • DOI: 10.4161/psb.28356
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Identification and Characterization of an Arabidopsis Mutant with Altered Localization of NIP5;1, a Plasma Membrane Boric Acid Channel, Reveals the Requirement for D-Galactose in Endomembrane Organization. (2014)
  • 著者名/発表者名: Uehara M, Wang S, Kamiya T, Shigenobu S, Yamaguchi K, Fujiwara T, Naito S, Takano J.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. 巻: 55（４） ページ: 704-14
  • DOI: 10.1093/pcp/pct191
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Improved tolerance to boron deficiency by enhanced expression of the boron transporter BOR2 (2014)
  • 著者名/発表者名: Takada, S., Miwa, K., Omori, H., Fujiwara, T., Naito, S. and Takano, J.
  • 雑誌名: Soil Science and Plant Nutrition 巻: 60(3) ページ: 341-348
  • DOI: 10.1080/00380768.2014.881705
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Ribosomes in a Stacked Array :Elucidation of the step in translation elongation at which they are stalled during S-adenosyl-L-methionine-induced translation arrest of CGS1 mRNA (2014)
  • 著者名/発表者名: Yamashita, Y., Kadokura, Y., Sotta, N., Fujiwara, T., Takigawa, I., Satake, A., Onouhi H. and Naito, S.
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 巻: 289 ページ: 12693-12704
  • DOI: 10.1074/jbc.M113.526616
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Comparison of BOR1-like gene expression in two genotypes with different (2014)
  • 著者名/発表者名: Leaungthitikanchana, S., Tanaka, M., Lordkaew, S., Jamjod, S. Rerkasem, B. and Fujiwara, T.
  • 雑誌名: Soil Science and Plant Nutrition 巻: 60(3) ページ: 333-340
  • DOI: 10.1080/00380768.2014.881707
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Arabidopsis thaliana BOR4 is upregulated under high boron conditions and confers tolerance to high boron (2014)
  • 著者名/発表者名: Miwa, K., Aibara, I. and Fujiwara, T.
  • 雑誌名: Soil Science and Plant Nutrition 巻: 60(3) ページ: 349-355
  • DOI: Doi: 10.1080/00380768.2013.866524
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Generation of boron-deficiency-tolerant tomato by overexpressing an Arabidopsis thaliana borate transporter AtBOR1. (2014)
  • 著者名/発表者名: Uraguchi S., Kato Y., Hanaoka H., Miwa K. and Fujiwara, T.
  • 雑誌名: Front Plant Sci. 巻: 5 ページ: 125
  • DOI: 10.3389/fpls.2014.00125.
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Analysis of endocytosis and ubiquitination of the BOR1 transporter. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kasai K., Takano J. and Fujiwara,
  • 雑誌名: Methods Mol Biol. 巻: 1209 ページ: 203-17
  • DOI: 10.1007/978-1-4939-1420-3_16
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] A novel mechanism of nutrient sensing mediated by RNA-ribosome complex for regulation of boron transport (2015)
  • 著者名/発表者名: Toru Fujiwara
  • 学会等名: 2015 Int Conference on Arabidopsis Research (ICAR 2015)
  • 発表場所: Palais des congres(パリ、フランス）
  • 年月日: 2015-07-05 – 2015-07-09
  • 国際学会
• [学会発表] Analysis of a rice mutant with altered root system architecture in a nutrient-dependent manner (2015)
  • 著者名/発表者名: Toru Fujiwara; Yoshihiro Ohomori; Ryohei Yoshinaga; Nobuhiro Tanaka
  • 学会等名: Rhizosphere 4
  • 発表場所: MECC Maastricht (マーストリヒト、オランダ）
  • 年月日: 2015-06-21 – 2015-06-25
  • 国際学会
• [学会発表] Identification of A Novel Low-Magnesium-Sensitive Responsible Gene in Arabidopsis thaliana (2015)
  • 著者名/発表者名: 馮 志航
  • 学会等名: 第56回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 東京農業大学（世田谷区）
  • 年月日: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [学会発表] A mutation in NAC103 alleviates DNA damage and ROS accumulation in root meristem of excess boron sensitive Arabidopsis mutant (2015)
  • 著者名/発表者名: Naoyuki Sotta, Takuya Sakamoto, Takehiro Kamiya, Shinichiro Sawa, Ryo Tabata, Masashi Yamada, Mitsuyasu Hasebe, Shuji Shigenobu, Katsushi Yamaguchi, Toru Fujiwara
  • 学会等名: 第56回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 東京農業大学（世田谷区）
  • 年月日: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [学会発表] Analysis of Low Magnesium Sensitive mutants of Arabidopsis thaliana (2015)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Nagao, Zhihang Feng, Naoyuki Sotta, Sho Nishida, Takehiro Kamiya, Toru Fujiwara
  • 学会等名: 第56回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 東京農業大学（世田谷区）
  • 年月日: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [学会発表] 窒素、リン、カルシウム欠乏に応答して根の伸長を維持することのできないイネ（Oryza Sativa）変異体HCA7の解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 吉永良平、藤原徹、大森良弘、田中伸裕
  • 学会等名: 第56回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 東京農業大学（世田谷区）
  • 年月日: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [学会発表] PRL1 gene is essential for calcium deficiency tolerance ina Arabidopsis (2015)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Shikanai, Mutumi Yamagami, Shuji Shigenobu, Katsushi Yamaguchi, Takehiro Kamiya, Toru Fujiwara
  • 学会等名: 第56回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 東京農業大学（世田谷区）
  • 年月日: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [学会発表] 植物における栄養輸送体の栄養環境応答のモデルと顕微鏡画像定量によるパラメータ推定 (2015)
  • 著者名/発表者名: 反田 直之, 和久田 真司, 高野 順平, Athanasius F.M. Marée, Verônica A. Grieneisen, 藤原 徹
  • 学会等名: 定量生物学の会第7回年会
  • 発表場所: 九州大学（福岡市）
  • 年月日: 2015-01-08 – 2015-01-13
• [学会発表] A consideration on the regulation and cooperative transport mechanisms of boric acid transporters in Arabidopsis roots using mathematical model (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐藤貴文
  • 学会等名: ＪＳＭＢ／ＳＭＢ 2014 ＯＳＡＫＡ
  • 発表場所: グランキューブ大阪（大阪市）
  • 年月日: 2014-07-28 – 2014-08-01
• [学会発表] Temporal regulation of a boric acid channel NIP5;1 mRNA accumulation in response to changes in boron conditions: mathematical consideration on the cooridinated regulation through mRNA degradation and transcription (2014)
  • 著者名/発表者名: "Naoyuki Sotta, Mayuki Tanaka, Akiko Satake, Satoshi Naito, Yukako Chiba, Toru Fujiwara
  • 学会等名: ＪＳＭＢ／ＳＭＢ 2014 ＯＳＡＫＡ
  • 発表場所: グランキューブ大阪（大阪市）
  • 年月日: 2014-07-28 – 2014-08-01
• [学会発表] Cellulose synthase complexes velocity is accelerated by boron in Arabidopsis. (2014)
  • 著者名/発表者名: Li Ke
  • 学会等名: 5th International Conference on Plant Cell Wall Biology
  • 発表場所: Palm Cove(オーストラリア）
  • 年月日: 2014-07-27 – 2014-07-31
  • 国際学会
• [学会発表] ホウ素欠乏耐性と細胞壁 (2014)
  • 著者名/発表者名: Li Ke
  • 学会等名: 2015ホウ素栄養研究会
  • 発表場所: 大滝セミナーハウス（北海道伊達市）
  • 年月日: 2014-06-12 – 2015-06-14
• [備考] 東京大学 植物栄養・肥料学研究室 ホームページ
  • URL: http://park.itc.u-tokyo.ac.jp/syokuei/