2017 Fiscal Year Annual Research Report
Molecular breeding for controlling long-distance transport of toxic and nutritional elements in plants
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16K14873
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| Research Institution | Kitasato University |
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Principal Investigator |
浦口 晋平 北里大学, 薬学部, 講師 (20638837)
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2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 有害元素 / 分子育種 / ファイトケラチン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は，シロイヌナズナの主要なファイトケラチン（PC）合成酵素であるAtPCS1のC末端領域の亜ヒ酸応答における機能と，イネのホモログであるOsPCS1のヒ素蓄積における生理機能を解析した。
AtPCS1のT-DNA挿入株であるcad1-6では，T-DNA挿入がC末端制御ドメインの後半の配列を欠損させることに着目し，亜ヒ酸ストレスに対する表現型をノックアウト変異株cad1-3と比較した。cad1-6は，cad1-3と同様の亜ヒ酸感受性の表現型を示した。野生型株では亜ヒ酸処理によってPC合成が顕著に誘導されたのに対して，cad1-6ではcad1-3と同様に亜ヒ酸に応答したPC合成は認められなかったことから，C末端領域の後半の配列が亜ヒ酸応答に必要であることが示唆された。さらに，分裂酵母を用いた異種発現系によってAtPCS1のC末端領域を欠損させた変異株のPC合成活性を調べたところ，亜ヒ酸応答に必要な領域を同定することができた。cad1-6はcad1-3と同様に地上部へのヒ素分配が野生型株より上昇していたことから，AtPCS1のC末端領域がシロイヌナズナにおいてヒ素の体内分配の制御に重要であることがわかった。また，亜ヒ酸ストレス下において，変異株の地上部への亜鉛の分配が著しく低下したことから，AtPCS1が亜ヒ酸ストレス下において亜鉛の体内分配の維持に極めて重要であることがわかった。
同様に，イネのOsPCS1の変異株についてもヒ素の体内蓄積を解析した。T-DNA挿入株では，玄米および葉身のヒ素濃度が野生型株より顕著に低下しており，イネにおいてもPCSがヒ素の体内分配に大きく寄与していることがわかった。
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Research Products
(5 results)
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[Journal Article] Phytochelatin Synthase has Contrasting Effects on Cadmium and Arsenic Accumulation in Rice Grains.2017
Author(s)
Uraguchi S, Tanaka N, Hofmann C, Abiko K, Ohkama-Ohtsu N, Weber M, Kamiya T, Sone Y, Nakamura R, Takanezawa Y, Kiyono M, Fujiwara T, Clemens S.
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Journal Title
Plant & Cell Physiology
Volume: 58
Pages: 730-1742
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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