イネ種子の鉄栄養を高めることを目的とした植物の鉄吸収、輸送ネットワークの解明

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本研究の目的は、イネの鉄栄養に関わる因子を特定し、それらが実際に鉄の吸収と輸送にどのように関わっているかを解明することである。想定している因子としては、鉄とキレートする能力があるニコチアナミンとデオキシムギネ酸、鉄-ニコチアナミンや鉄-デオキシムギネ酸のトランスポーターであるYSLトランスポーター、また、これらすべての働く量を鉄栄養に応じて遺伝子発現レベルで調節しているシスエレメントモチーフがある。昨年までに、ニコチアナミンとデオキシムギネ酸の合成量を高めたイネは種子に多く鉄を運ぶことを報告した。また、鉄栄養に関連するシスエレメントを30個ほど予測し、鉄欠乏誘導性遺伝子の上流に特異的に決まった距離を置いて共局在していることを報告した。本年度は、植物体の鉄濃度が低下するイネ変異体のメタボローム解析から、導管を介した鉄の輸送に、PEZ1トランスポーターによりプロトカテク酸が導管へ排出されることが重要なことが分かった。このプロトカテク酸はこれまで鉄の輸送に関わることが報告されておらず、全く新しい鉄栄養に関わる因子の発見ができた。PEZ1と相同なトランスポーターであるPEZ2についても機能を同定した。PEZ2はプロトカテク酸を根圏へ放出し、根圏の鉄の可溶化に機能していることも明らかにした。OsYSL16トランスポーターは三価鉄-デオキシムギネ酸錯体を輸送し導管の周辺に発現がみられた。OsYSL16欠損イネは三価鉄を唯一の鉄栄養源とした場合に生育の遅延がみられ、OsYSL16は三価鉄導管を介した体内移行に関わっていることが明らかとなった。