Plasticity of mineral element transport system in response to soil environmental fluctuations in plants

植物矿质元素传输系统响应土壤环境波动的可塑性

• 批准号: 21H05034
• 负责人: 馬 建鋒
• 金额: $ 121.14万
• 依托单位: Okayama University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-07-05 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H05034/
• 关键词: 環境変動; ミネラル輸送; イネ; 可塑性; トランスポーター; 制御; 根

イネから同定したケイ酸輸送体Lsi1とLsi2は特徴的に根の外皮細胞と内皮細胞の遠心側と向心側に偏在するが、様々な手法でこの極性局在の機構について調べ、Lsi1の極性局在はクラスリン経路のエンドサイトーシスに依存しないことを明らかにした。一方、極性局在しないオオムギのケイ酸輸送体HvLsi2をイネの外皮と内皮細胞に人為的に発現させると、極性を示すようになり、ケイ酸輸送体の極性局在機構は特定の細胞にあることを示唆している。またイネのケイ酸輸送体Lsi1について、根の外皮細胞および内皮細胞における遠心側への極性局在に重要なタンパク質領域の解析を行い、N末端およびC末端領域の特定のイソロイシン残基、およびC末端領域の正電荷を持つアミノ酸残基が必須であることを明らかにした。また極性局在が失われた改変型Lsi1を導入した形質転換イネによる解析から、効率的なケイ酸吸収におけるLsi1極性局在の重要性が改めて確認された。イネケイ素輸送体遺伝子OsLsi1とOsLsi2は環境中のケイ酸濃度が高くなると、その発現が抑制されるが、我々はその発現抑制に関わるシグナルタンパク質（SSS）を同定した。SSS遺伝子は葉に発現し、根に発現しないが、そのコードされたタンパク質は根において強く検出された。イネコアコレクションのカドミウム蓄積が少ない系統(Pokkali)を用いたQTL解析から原因遺伝子を同定した。この系統ではカドミウム/マンガン輸送体OsNramp5遺伝子が重複しており、根の遺伝子発現およびタンパク質レベルが他系統の2倍に増加していた。その結果、根のマンガンおよびカドミウムの吸収能も倍加しており、根から地上部へのカドミウムの転流がマンガンによって競合的に阻害されると考えられた。ケイ酸排出輸送体Lsi2の大量培養・精製に成功し、クライオ電子顕微鏡による単粒子構造解析と結晶化を進めている。

The acid transporters Lsi1 and Lsi2 are characterized by the fact that the polar structure of Lsi1 is dependent on the polar structure of Lsi2 and the polar structure of Lsi1. The polarity of HvLsi2 is expressed in the cortex and endothelial cells. The polarity of HvLsi2 is expressed in the specific cells. The acid transporter Lsi1 in the root, the epidermal cell and the endothelial cell in the distal part of the body are analyzed in the important part of the body, and the specific acid residues in the N-terminal and C-terminal regions, and the positive charges in the C-terminal regions are required to be maintained. The importance of polarity change in Lsi 1 is confirmed by the analysis of the change in shape and quality of Lsi 1. The protein transporter OsLsi1 and OsLsi2 are related to high acid concentrations in the environment, inhibition of protein production, and inhibition of protein production (SSS). The first is to find out what is happening in the middle of the night. QTL analysis and identification of genetic factors are used to identify genetic factors that contribute to the development of genetic diversity. This system has a two-fold increase in the number of copies of the OsNramp5 gene, and the number of copies of the OsNramp5 gene is twice that of other systems. As a result, the absorption energy of the root system increases, the absorption energy of the root system increases, and the absorption energy of the root system increases. Mass culture and purification of acid discharge carrier Lsi2 were successfully carried out, and particle structure analysis and crystallization were carried out under electron microscope.

项目成果

OsMGT2 mediates the translocation and preferential distribution of magnesium in rice

OsMGT2介导水稻中镁的易位和优先分配

• 发表时间: 2023
• 作者: Huang;S.;Yamaji;N. and Ma;J. F.
• 通讯作者: J. F.

Lateral roots but not root hairs contribute to high uptake of manganese and cadmium in rice

侧根而非根毛有助于水稻对锰和镉的高吸收

• DOI: 10.1093/jxb/erab329
• 发表时间: 2021
• 期刊: Journal of Experimental Botany
• 影响因子: 6.9
• 作者: Yu En;Yamaji Naoki;Mao Chuanzao;Wang Hua;Ma Jian Feng
• 通讯作者: Ma Jian Feng

イネにおけるホウ素吸収の制御機構

水稻吸收硼的控制机制

• 发表时间: 2021
• 作者: Miyata Haruhiko;Oura Seiya;Morohoshi Akane;Shimada Keisuke;Mashiko Daisuke;Oyama Yuki;Kaneda Yuki;Matsumura Takafumi;Abbasi Ferheen;Ikawa Masahito;黄 勝・山地直樹・小西範幸・邵 継鋒・馬 建鋒
• 通讯作者: 黄 勝・山地直樹・小西範幸・邵 継鋒・馬 建鋒

A novel kinase subverts aluminium resistance by boosting ornithine decarboxylase‐dependent putrescine biosynthesis

一种新型激酶通过促进鸟氨酸脱羧酶依赖性腐胺生物合成来颠覆铝抗性

• DOI: 10.1111/pce.14371
• 发表时间: 2022
• 期刊: Plant, Cell & Environment
• 作者: Liu Xiang P.;Gao Li J.;She Ben T.;Li Gui X.;Wu Yun R.;Xu Ji M.;Ding Zhong J.;Ma Jian F.;Zheng Shao J.
• 通讯作者: Zheng Shao J.

Duplication of a manganese/cadmium transporter gene reduces cadmium accumulation in rice grain

• DOI: 10.1038/s43016-022-00569-w
• 发表时间: 2022-08
• 期刊: Nature Food
• 影响因子: 23.2
• 作者: En Yu;Wenguang Wang;N. Yamaji;S. Fukuoka;Jing Che;D. Ueno;T. Ando;Fenglin Deng;K. Hori;M. Yano;R. Shen;J. Ma