作物根系の可塑性発現メカニズムの解明

阐明作物根系可塑性表达机制

• 批准号: 04J06928
• 负责人: 豊福 恭子
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: Akita Prefectural University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-04J06928/
• 关键词: 根の可塑性; 側根; 糖輸送・糖代謝関連遺伝子; OsLRP1; 塩ストレス; イネ; スクロース; 根系; 側根形成遺伝子; トウモロコシ; 側根形成関連遺伝子; In situ hybridization

作物の根系は可塑性という性質によりある程度の土壌ストレス環境下でも根系を拡大して養水分吸収を維持していると考えられている。イネ根系における側根の発生・伸長の塩ストレス下における可塑性発現に関するいくつかの生理形態学的・分子生物学的知見について総括的に報告する。イネを塩処理下で水耕栽培し経時的に総種子根長・総表面積・側根数等を調査した。塩ストレス下では側根1本あたりの表面積が維持され、根の伸長抑制が可塑性により相補されて養水分の吸収を維持していると推測された。イネ根系での塩ストレス下における糖輸送・糖代謝関連遺伝子等の発現をRT-PCRにより解析した。葉身・葉鞘・根端のほか、等間隔に根を区切り網羅的なサンプルとした。発現解析の結果、植物体全体でストレスに応答してスクロースの分解・合成・輸送が盛んにおこなわれ、根の浸透圧調節ひいては植物体の維持にこれらの遺伝子が重要な役割を担っていると考えられた。シロイヌナズナの側根原基形成に関わると報告されるAtLRP1と相同性のある遺伝子をイネから単離しOsLRP1 (Oryza sativa Lateral root primordia 1)とした。RT-PCRやin situ mRNA検出等の結果から登熟中種子の胚乳・根端・側根原基等でシグナルが得られた。アミノ酸配列が示す特徴から、OsLRP1はこれら組織においてDNA結合型転写活性化因子として働く可能性が推測された。根系は塩ストレス下で表面積を拡大する事で養水分の吸収を維持し、スクロースの分解・合成・輸送の活性を上げる事で根の浸透圧調節や植物体の生存を維持していると推測された。通常では根で殆ど発現しないOsSUT1(スクロース輸送体)の活性が高くなった事からも、スクロースの供給がストレス下での根系の可塑性発現に重要である事を示している。地上部の生育抑制が顕著だった事から、スクロースを優先的に送り根系の拡大を維持する機構があるのかもしれない。OsLRP1は側根原基を含む分裂活性の高い組織で働く転写活性化因子であると予想されたが、どのような遺伝子に結合するのかは不明である。

Plant root plasticity and soil moisture absorption A comprehensive report on the physiological and molecular knowledge of the development and elongation of lateral roots and the development of plasticity in root systems. The total seed root length, total surface area, and number of lateral roots under hydroponic culture were investigated. The surface area of the root is maintained, the elongation of the root is inhibited, and the water absorption is maintained. RT-PCR analysis of the expression of sugar transport and sugar metabolism-related genes in the root system Leaf body, leaf sheath, root tip, equally spaced root area, net The results of the analysis, the decomposition, synthesis and transportation of the whole plant body, the regulation of the penetration pressure of the roots, and the maintenance of the plant body are important for the production and maintenance of the plant body. AtLRP1 and OsLRP1 (Oryza sativa Lateral root primordia 1) were reported to be related to the formation of Lateral root primordia. RT-PCR and in situ mRNA detection results from mature seed endosperm, root tip, lateral root primordia, etc. The possibility of DNA binding activation factors in tissue is speculated. The surface area of root system is increased, the absorption of nutrient water is maintained, the decomposition, synthesis and transportation of nutrient water are increased, the penetration pressure of root system is regulated, and the survival of plant body is maintained. In general, the activity of OsSUT1 (transporter) is very important for the development of root plasticity under the condition of high activity and high supply. The growth inhibition of the aerial part of the plant is a priority for the growth of the root system. OsLRP1 has high mitotic activity in the lateral root primordia, and the activation factor is unknown.