植物のアルミニウム毒性に対する耐性分子機構の解明と耐性植物の作出

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14206008
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: 松本 英明 岡山大学, 資源生物科学研究所, 教授 (80026418)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 佐々木 孝行 岡山大学, 資源生物科学研究所, 助手 (60362985) ; 江崎 文一 岡山大学, 資源生物科学研究所, 助手 (90243500) ; 山本 洋子 岡山大学, 資源生物科学研究所, 助教授 (50166831)
• Keywords: 酸性土壌 / Al毒性 / Al耐性分子機構 / 耐性遺伝子 / Al耐性植物

Research Abstract

アルミニウム(Al)による植物根の有機酸分泌について以下の成果を得た。
ダイズのクエン酸分泌は、タンパクリン酸化阻害剤のK252aで強く阻害された。AlによりABAが増加したが、K252aはAlによるABAの増加を抑制しなかった。ABA処理によりクエン酸合成酵素が増加し、クエン酸の分泌が誘導された。
一方、コムギのリンゴ酸分泌について研究し以下の成果を得た。
コムギのAlによるリンゴ酸分泌を制御する遺伝子の解析とその染色体上のマッピングALMT1遺伝子の染色体上の位置を決定するため、コムギの染色体変異系統であるダイテロソミック(Dt、一つの染色体腕の一方のみ欠失したもの)系統を用いて解析を行った。Al耐性およびリンゴ酸放出能の低下が報告されている3つの系統のうち、Dt4DSにおいてALMT1発現が全く見られず、またゲノムDNAを鋳型にした際のPCRの増幅も認められなかった。したがってDt4DS系統において欠失している染色体腕4DLにALMT1は座乗することが示された。
タバコ培養細胞を用いてAlによる水ストレスと細胞増殖阻害について検討し、以下の成果を得た。
Al処理細胞の水含量はコントロール細胞の70%程度に低下し、増殖能も30%まで低下した。また、Al処理細胞の浸透圧はコントロール細胞の80%程度に低下した。これらの結果から、Al処理により浸透圧が低下し水の取り込みが抑制され細胞伸長が阻害されると結論した。

Research Products

• [Publications] Devi, S.R., Yamamoto, Y., Matsumoto, H.: "An intracellular mechanism of aluminum tolerance associated with high antioxidant status in cultured tobacco cells"Journal of Inorganic Biochemistry. 97. 59-68 (2003)
• [Publications] Sivaguru, M., Ezaki, B., He, Z-H., Tong, H., Osawa, H., Baluska, F., Volkmann, D., Matsumoto, H.: "Aluminum induced gene-expression and protein localization of a cell wall-associated receptor protein kinase in Arabidopsis thaliana"Plant Physiol.. 132. 2256-2266 (2003)
• [Publications] Yamamoto, Y., Kobayashi, Y., Devi, S.R., Rikiishi, S., Matsumoto, H.: "Oxidative stress triggered by aluminum in plant roots"Plant and Soil. 255. 239-243 (2003)
• [Publications] Sasaki, T., Yamamoto, Y., Ezaki, B., Katsuhara, M., Ahn, S.J., Ryan, P.R., Delhaize, E., Matsumoto, H.: "A wheat gene encoding an aluminium-activated malate transporter"Plant J.. 37. 645-653 (2004)
• [Publications] Ahn, S.J., Rengel, Z., Matsumoto, H.: "Aluminum-induced plasma membrane surface potential and H^+-ATPase activity in near-isogenic wheat lines differing in tolerance to aluminum"New Phytologist. (in press).
• [Publications] Ezaki, B., Suzuki, M., Motoda, H., Kawamura, M., Nakashima, S., Matsumoto, H.: "Characterization of gene-expression mechanism of Arabidopsis glutatione S-transferase, AtGST1 and AtGST11, in response to aluminum (Al) stress"Plant Physiol.. (in press).
• [Publications] Matsumoto, H., Yamamoto, Y., Ezaki, B.: "Advances in Plant Physiology"Scientific_Publishers, Jodhpur, India. 45 (2003)