イネのカドミウム輸送機構の分子レベルでの解明と制御

从分子水平阐明和控制水稻中镉的转运机制

• 批准号: 10J08989
• 负责人: 浦口 晋平
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 2012
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10J08989/
• 关键词: 植物; カドミウム; 輸送体; カトミウム

1.イネのカドミウムの節管輸送の動態解析とOsLCT1の関与の検証カドミウムの2つの節管輸送の経路(葉から子実への再転流と,根から吸収したカドミウムの節での維管束移行を介した子実への輸送)の寄与を野生型イネおよびOsLCT1のRNAi株およびT-DNA株を用いて解析した。安定同位体をトレーサーとして用いた実験より,出穂後に根から吸収されたカドミウムの玄米への輸送がRNAi株およびT-DNA株で有意に低下していることを示した。ポジトロン核種を用いたイメージング解析により,下位節から上位節への移行効率がRNAi株で低下していることが示された。ウンカを用いた篩管液中カドミウムの評価方法をさらに改良し,野生型株とRNAi株の穂首の篩管液中カドミウムを測定したところ,RNAi株で有意に低下していた。これらの結果より,OsLCT1は出穂期以降の根から吸収されたカドミウムの節間移行の一端に寄与しており,カドミウムの上位節(穂)への輸送を制御していることが示された。2.OsLCT1の変異系統の解析OsLCT1遺伝子に変異をもつ化学変異源処理された突然変異系統について,酵母での輸送活性試験と圃場での表現型解析を実施した。試験した変異株のうち,コーディングシークエンスの途中でストップコドンとなる変異株は,酵母でのカドミウム輸送活性が消失した。国内の圃場でイネ変異株を生育させたところ,関東の一般的な圃場条件下では変異による生長への影響は認められなかった。カドミウムの玄米中濃度は,いくつかの系統で野生型株より低下する傾向が認められた。3.イネのカドミウム耐性関連遺伝子の解析昨年度までに単離したカドミウム耐性に関わるQTLについてF3の解析を実施した。カドミウム耐性を付与する3つのQTLを含むF3系統では,3つのQTLに関して感受性型の遺伝型をもつF3系統と比べて,カドミウムストレス条件下で耐性を示した。耐性系統の元素分析を網羅的に実施したところ,感受性品種であるコシヒカリと比べてカドミウムおよび他の必須元素の蓄積に有意な違いは検出されなかった。また,OsPCS1の機能解析をドイツ・バイロイト大学との共同研究により実施した。OsPCS1の複数のバリアントおよびOsPCS2を単離し,酵母のpcs変異株に導入して解析したところ,各クローンによって長鎖のファイトケラチンの合成能が違うことが示された。また,イネのT-DNA挿入株を用いた解析により,カドミウム耐性への寄与が示唆された。

1. Dynamic analysis of nodal vessel transport in the development of OsLCT1 and identification of OsLCT1 related genes. Analysis of nodal vessel transport in the development of OsLCT1 related genes. The stable isotope was isolated from the genome and then transferred to the RNAi strain and T-DNA strain. The migration rate of RNAi strains from lower nodes to upper nodes is lower than that of lower nodes. The method for evaluating the presence of RNA in the medium screen fluid was improved. The presence of RNA in the medium screen fluid of wild-type and RNAi strains was determined intentionally. As a result, OsLCT1 is able to control the transport of the upper node (s) of OsLCT1 from the root of OsLCT1 to the root of OsLCT1. 2. Analysis of OsLCT1 Heterogeneous Systems OsLCT1 Gene Mutation Chemical Heterogeneous Treatment of Mutation Heterogeneous Systems, Yeast Transport Activity Test and Field Phenotype Analysis When the yeast was grown, the transport activity of the mutant disappeared. In China, the growth of different plants is different, and the growth of different plants in Kanto is different. The wild type plants have a tendency to decrease in concentration in rice. 3. The analysis of QTL F3 related to the occurrence of the disease resistance was carried out in the past year. 3 QTL associated with F3 system, 3 QTL associated with susceptibility type, 3 QTL associated with F3 system, 3 QTL associated with F3 system, 4 QTL associated with F3 system, 3 QTL associated with F3 system, 3 QTL associated with F3 system, 4 QTL associated with F3 system, 3 system, 3 QTL associated with F3 system, 4 QTL associated with F3 system, 3 system, 3 QTL associated with F3 system, 4 QTL associated with F3 system, 4 QTL associated with F3 system, 3 system Elemental analysis of tolerance system is carried out in the field, and the susceptible varieties are deliberately detected in the field of accumulation of other essential elements. The function analysis of OsPCS1 is carried out in the joint research of universities. OsPCS1 and OsPCS2 are isolated, and the yeast pcs1 and pcs2 are introduced into the system. The T-DNA sequence was analyzed in the middle of the plant, and the resistance of the plant was demonstrated.

项目成果

Phloem-specific transporter OsLCT at nodes regulstes preferential Cd transport to upper nodes and grains

节点处韧皮部特异性转运蛋白 OsLCT 调节 Cd 优先转运至上部节点和谷物

• 发表时间: 2013
• 作者: Shimpei URAGUCHI;浦口晋平;Shimpei URAGUCHI;Shimpei URAGUCHI;Koshiro ODA;Shimpei URAGUCHI;神谷岳洋;Masako KIYONO;Shimpei Uraguchi
• 通讯作者: Shimpei Uraguchi

Low-affinity cation transporter (OsLCT1) regulates cadmium transport into rice grains

• DOI: 10.1073/pnas.1116531109
• 发表时间: 2011-12-27
• 期刊: PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA
• 影响因子: 11.1
• 作者: Uraguchi, Shimpei;Kamiya, Takehiro;Fujiwara, Toru
• 通讯作者: Fujiwara, Toru

地上部のカドミウム濃度に異常を示すイネ変異株の検索と解析

水稻地上部镉浓度异常突变体的搜寻与分析

• 发表时间: 2012
• 作者: Minamoto T;Honjo MN;Yamanaka H;Uchii K;Kawabata Z;浦口晋平;源利文;梶川昌孝
• 通讯作者: 梶川昌孝

シロイヌナズナ硫酸輸送体Sultrl ; 2のヒ素耐性への関与

拟南芥硫酸盐转运蛋白Sultrl 2参与砷耐受

• 发表时间: 2013
• 作者: Shimpei URAGUCHI;浦口晋平;Shimpei URAGUCHI;Shimpei URAGUCHI;Koshiro ODA;Shimpei URAGUCHI;神谷岳洋;Masako KIYONO;Shimpei Uraguchi;西田翔
• 通讯作者: 西田翔

Rice Cadmium Transporters and perspectives for reducing grain cadmium accumulation

水稻镉转运体和减少谷物镉积累的前景

• 发表时间: 2012
• 作者: Shimpei URAGUCHI;浦口晋平;Shimpei URAGUCHI;Shimpei URAGUCHI;Koshiro ODA;Shimpei URAGUCHI;神谷岳洋;Masako KIYONO;Shimpei Uraguchi;西田翔;田中伸裕;Shimpei Uraguchi
• 通讯作者: Shimpei Uraguchi