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2016 年度 実績報告書

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

研究課題

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, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 教授 (80242163)

研究分担者 内藤 哲  北海道大学, 農学研究院, 教授 (20164105)
三輪 京子  北海道大学, 地球環境科学研究院, 准教授 (50570587)
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

今年度の成果としては、これまでに取得していたシロイヌナズナのカルシウムやマグネシウム欠乏に感受性のシロイヌナズナ変異株の分子遺伝学的解析によって同定した原因遺伝子の役割に関する研究を進め、同定された遺伝子の一部はマグネシウム輸送体と相互作用すること、輸送体のタイプによって相互作用するものとしないものがあることが明らかになった。この相互作用はマグネシウム輸送制御の新たな側面を明らかにしている可能性がある。また、各種栄養欠乏条件で栽培したシロイヌナズナmRNA seq解析の結果を様々な観点から解析したところ、それぞれの栄養条件で数十個程度のmRNAに配列の変化が見られ、変化の見られる遺伝子は栄養条件で異なることが明らかになった。
NIP5;1遺伝子のmRNAのホウ素による制御機構の解析については、ホウ素以外にもこの反応を引き起こす化合物があるかどうかを検討したところ、ホウ酸の関連化合物の中に程度は低いもののAUGUAA依存的な反応を引き起こすものがあることが明らかになった。また、AUGUAAを持ちホウ素栄養で発現制御を受ける遺伝子を破壊するとホウ素欠乏での生育が抑制されるものあることも明らかにした。さらにAUGUAA配列依存的なホウ素応答を可視化する技術を用いて引き起こすことができないシロイヌナズナ変異株を同定し、この系統についての遺伝解析を進めると共に、内在性のNIP5;1遺伝子のmRNA蓄積を調べたところ、系統によってmRNA蓄積に影響があるものと影響がないものの両者があることが明らかになった。
数理モデルについては、栄養輸送体の栄養による制御を取り入れた常微分方程式による輸送制御モデルを構築し、その特性解析をさらに進め、栄養輸送体の基質(この場合はホウ素)による発現制御速度が遅くなると、栄養の細胞内濃度が周期的に大きく変動する現象が起こり得ることを明らかにした。

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

一部想定外の事態も発生したものの、全体としては予定通り研究を進めてきていると考えている。

今後の研究の推進方策

当初の予定通り進めていく予定である。

  • 研究成果

    (29件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (20件)

  • [国際共同研究] John Innes Centre(英国)

    • 国名
      英国
    • 外国機関名
      John Innes Centre
  • [国際共同研究] University of Munich(ドイツ)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      University of Munich
  • [国際共同研究] Universidad Pablo de Olavide(スペイン)

    • 国名
      スペイン
    • 外国機関名
      Universidad Pablo de Olavide
  • [雑誌論文] The Minimum Open Reading Frame, AUG-Stop, Induces Boron-Dependent Ribosome Stalling and mRNA Degradation2017

    • 著者名/発表者名
      Tanaka, M., Sotta, N., Yamazumi, Y., Yamashita, Y., Miwa, K., Murota, K., Chiba, Y., Hirai, MY., Akiyama, T., Onouchi, H., Naito, S. and Fujiwara,
    • 雑誌名

      Plant Cell

      巻: 28(11) ページ: 2830-2849

    • DOI

      DOI: 10.1105/tpc.16.00481

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Role of LOTR1 in Nutrient Transport through Organization of Spatial Distribution of Root Endodermal Barriers2017

    • 著者名/発表者名
      Li Baohai、Kamiya Takehiro、Kalmbach Lothar、Yamagami Mutsumi、Yamaguchi Katsushi、Shigenobu Shuji、Sawa Shinichiro、Danku John M.C.、Salt David E.、Geldner Niko、Fujiwara Toru
    • 雑誌名

      Current Biology

      巻: 27 ページ: 758~765

    • DOI

      10.1016/j.cub.2017.01.030

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Phosphate Treatment Strongly Inhibits New Arbuscule Development But Not the Maintenance of Arbuscule in Mycorrhizal Rice Roots2016

    • 著者名/発表者名
      Kobae Yoshihiro、Ohmori Yoshihiro、Saito Chieko、Yano Koji、Ohtomo Ryo、Fujiwara Toru
    • 雑誌名

      Plant Physiology

      巻: 171 ページ: 566~579

    • DOI

      10.1104/pp.16.00127

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Enhanced arsenic sensitivity with excess phytochelatin accumulation in shoots of aSULTR1;2knockout mutant ofArabidopsis thaliana(L.) Heynh2016

    • 著者名/発表者名
      Nishida Sho、Duan Guilan、Ohkama-Ohtsu Naoko、Uraguchi Shimpei、Fujiwara Toru
    • 雑誌名

      Soil Science and Plant Nutrition

      巻: 62 ページ: 367~372

    • DOI

      10.1080/00380768.2016.1150790

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] TPR5is involved in directional cell division and is essential for the maintenance of meristem cell organization inArabidopsis thaliana2016

    • 著者名/発表者名
      Sotta Naoyuki、Shantikumar Lukram、Sakamoto Takuya、Matsunaga Sachihiro、Fujiwara Toru
    • 雑誌名

      Journal of Experimental Botany

      巻: 67 ページ: 2401~2411

    • DOI

      10.1093/jxb/erw043

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The Arabidopsis Mg Transporter, MRS2-4, is Essential for Mg Homeostasis Under Both Low and High Mg Conditions2016

    • 著者名/発表者名
      Oda Koshiro、Kamiya Takehiro、Shikanai Yusuke、Shigenobu Shuji、Yamaguchi Katsushi、Fujiwara Toru
    • 雑誌名

      Plant and Cell Physiology

      巻: 57 ページ: 754~763

    • DOI

      10.1093/pcp/pcv196

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Roles of cell wall in Ca transport and Ca-dependent growth2017

    • 著者名/発表者名
      藤原 徹
    • 学会等名
      日本植物生理学会第58回年会
  • [学会発表] Apoplastic barrier formation and function in roots2017

    • 著者名/発表者名
      神谷岳洋
    • 学会等名
      日本植物生理学会第58回年会
  • [学会発表] ホウ素輸送体NIP5;1における、5’-UTRに存在するAUGUAAを介した転写制御機構の可能性2017

    • 著者名/発表者名
      田中真幸、反田直之、千葉由佳子、尾之内均、内藤哲、藤原 徹
    • 学会等名
      日本植物生理学会第58回年会
  • [学会発表] A novel Arabidopsis protein affects Magnesium transporter oligomerization and is required for plant root Mg homeostasis under both low and high Mg conditions2017

    • 著者名/発表者名
      Zhihang Feng, Takehiro Kamiya, Toru Fujiwara
    • 学会等名
      日本植物生理学会第58回年会
  • [学会発表] A role of OsNLP4 in nitrate dependent growth2017

    • 著者名/発表者名
      Wang Mengyao,Takahiro Hasegawa, Makoto Hayashi, Yoshihiro Ohmori, Koji Yano, Takehiro Kamiya, Toru Fujiwara
    • 学会等名
      日本植物生理学会第58回年会
  • [学会発表] A novel Arabidopsis protein facilitates Magnesium transporter oligomerization and is required for plant root Mg homeostasis under both low and high Mg conditions2017

    • 著者名/発表者名
      Feng, Kamiya, Fujiwara
    • 学会等名
      日本植物生理学会第58回年会
  • [学会発表] ホウ素輸送体の細胞層特異的発現の効果2017

    • 著者名/発表者名
      福田牧葉
    • 学会等名
      2017ホウ素栄養研究会
  • [学会発表] ホウ素輸送体の組織特異的発現の効果2017

    • 著者名/発表者名
      福田牧葉
    • 学会等名
      第3回植物の栄養研究会
  • [学会発表] 栄養応答におけるリボソームの動態2017

    • 著者名/発表者名
      福田寛史
    • 学会等名
      第3回植物の栄養研究会
  • [学会発表] Function of suberin at lateral root emergence sites2017

    • 著者名/発表者名
      山口大地
    • 学会等名
      第3回植物の栄養研究会
  • [学会発表] Boron-dependent ribosome stalling at AUGUAA, a minimum uORF, downregulates NIP5;1 expression in Arabidopsis thaliana2016

    • 著者名/発表者名
      Mayuki Tanaka, Naoyuki Sotta, Kyoko Miwa, Yukako Chiba, Hitoshi Onouchi, Satoshi Naito, Toru Fujiwara
    • 学会等名
      RNA2016
  • [学会発表] mRNA degradation and transcriptional regulation contribute to B-dependent regulation of NIP5;1 mRNA accumulation in Arabidopsis thaliana2016

    • 著者名/発表者名
      Mayuki Tanaka, Naoyuki Sotta, Yukako Chiba, Hitoshi Onouchi, Satoshi Naito, Toru Fujiwara
    • 学会等名
      RNA2016
  • [学会発表] Coordination of transcription and mRNA degradation in B-dependent regulation of NIP5;12016

    • 著者名/発表者名
      田中真幸
    • 学会等名
      ホウ素栄養研究会
  • [学会発表] Analysis of Arabidopsis mutant defective in B-dependent regulation of NIP5;1 expression2016

    • 著者名/発表者名
      五味寛子
    • 学会等名
      ホウ素栄養研究会
  • [学会発表] Analysis of Arabidopsis mutant sensitive to low Mg2016

    • 著者名/発表者名
      馮 志航
    • 学会等名
      ホウ素栄養研究会
  • [学会発表] Cellulose-galactan network plays a role in cell elongation regulation and boron regulates galactan accumulation in the roots of Arabidopsis2016

    • 著者名/発表者名
      李克
    • 学会等名
      ホウ素栄養研究会
  • [学会発表] シロイヌナズナのホウ素輸送体NIP5;1のホウ素に応答したmRNA蓄積のmRNA分解と転写の制御機構の解析2016

    • 著者名/発表者名
      田中真幸、反田直之、千葉由佳子、尾之内均、内藤哲、藤原 徹
    • 学会等名
      日本土壌肥料学会2016年度佐賀大会
  • [学会発表] 網羅的遺伝子発現解析からみたイネアデノシンキナーゼ (OsADK1) の機能性2016

    • 著者名/発表者名
      奥村啓史、大森良弘、吉永良平、小嶋美紀子、榊原均、藤原 徹
    • 学会等名
      日本土壌肥料学会2016年度佐賀大会
  • [学会発表] 初期生育において低栄養耐性を示すイネ変異体の原因遺伝子の同定と解析2016

    • 著者名/発表者名
      吉田紗貴、田中伸裕、高木宏樹、寺内良平、藤原 徹
    • 学会等名
      日本土壌肥料学会2016年度佐賀大会
  • [学会発表] 最小上流ORF「AUGUAA」を介したリボソームの停止による栄養感知機構2016

    • 著者名/発表者名
      田中真幸、反田直之、山下由依、三輪京子、千葉由佳子、尾之内均、内藤哲、藤原徹
    • 学会等名
      植物RNA研究ネットワークシンポジウム

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公開日: 2018-12-17   更新日: 2022-02-22  

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