2003 Fiscal Year Annual Research Report
トランスポーターを媒介とした植物の窒素応答機構の解明
Project/Area Number |
03J09851
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Research Institution | Hokkaido University |
Principal Investigator |
園田 裕 北海道大学, 大学院・理学研究科, 特別研究員(DC2)
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Keywords | イネ / AMT / アンモニウムイオン / グルタミン / Methionine Sulfoximine |
Research Abstract |
イネ(Oryza sativa L.)のゲノム中から,AMT1遺伝子族に属するすべての遺伝子群,OsAMT1;1,OsAMT1;2およびOsAMT1;3らの3つの遺伝子を単離した。酵母のAMT欠損変異株を用いた相補性実験から,実際にOsAMT1;1,OsAMT1;2およびOsAMT1;3らはすべて,アンモニウムイオンの細胞内輸送活性を有していることを明らかとした。 OsAMT1遺伝子群の器官別発現性および窒素栄養依存的発現性について解析した結果,OsAMT1;1は茎葉部および根のいずれでも発現し,添加する無機窒素源の種類による顕著な発現量の変動は認められない構成的な発現様式を示した。OsAMT1;2は茎葉部では一切発現は認められず根で特異的に発現し,その発現はアンモニウムイオンの添加により誘導された。OsAMT1;3は根で特異的に発現し,窒素無添加で最も強い発現を示し,アンモニウムイオンの添加によって発現が抑制された。 さらに解析を進めた結果,OsAMT1遺伝子群の発現応答は,内生グルタミン含量の変動と連動している傾向を見出した。このことから,OsAMT1遺伝子群の発現制御は,基質であるアンモニウムイオンではなく,むしろその代謝産物であるグルタミンが重要であると推測した。これを証明するため,グルタミン合成酵素の阻害剤(methionine sulfoximine : MSX)を用いた検討を行った。その結果,1)OsAMT1遺伝子群の発現は,アンモニウムイオンとMSXの同時添加では応答を示さなかったこと,2)またその発現はグルタミンの添加がアンモニムイオンの添加と同様な応答を示したこと,3)前述の条件下での根内のグルタミン含量が発現応答と完全に一致したこと,などが明らかとなった。これらの結果から,OsAMT1遺伝子群の発現は,内生のグルタミン含量によって制御を受けていることを明らかとした。
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Research Products
(4 results)
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[Publications] Suenaga, A., Moriya, K., Sonoda, Y., Ikeda, A., von Wiren, N., Hayakawa, T., Yamaguchi, J., Yamaya, T.: "Constitutive expression of a novel-type ammonium transporter OsAMT2 in rice plants."Plant and Cell Physiolgy. Vol.44・2. 206-211 (2003)
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[Publications] Sonoda, Y., Ikeda, A., Saiki, S., von Wiren, N., Yamaya, T., Yamaguchi J.: "Distinct expression and function of three ammonium transporter genes (OsAMT1;1-1;3) in rice."Plant and Cell Physiolgy. Vol.44・7. 726-734 (2003)
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[Publications] Sonoda, Y., Ikeda, A., Saiki, S., Yamaya, T., Yamaguchi, J.: "Feedback regulation of the ammonium transporter genefamily AMT1 by glutamine in rice."Plant and Cell Physiolgy. Vol.44・12. 1396-1402 (2003)
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[Publications] 池田亮, 園田裕, 山口淳二: "植物の代謝コミュニケーション 植物分子生理学の新展開(蛋白質核酸酵素11月号増刊)"炭素源分配の制御機構 C/Nバランスによる制御を中心として. 9 (2003)