Application of plant hemoglobin for delayed nodule senescence and acquired environmental stress tolerance.

应用植物血红蛋白延迟根瘤衰老并获得环境胁迫耐受性。

• 批准号: 18J11872
• 负责人: 福留 光挙
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Kagoshima University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-25 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18J11872/
• 关键词: ミヤコグサ; 根粒菌; 一酸化窒素; 植物ヘモグロビン; 窒素固定; 根粒老化; 環境ストレス; ストレス耐性

本研究は、ミヤコグサのクラス１植物ヘモグロビン（LjGlb1-1）の一酸化窒素（NO）除去能に着目し、「老化や環境ストレスに起因するNOの制御とLjGlb1-1の関係」を検討し、「根粒の機能改善へのLjGlb1-1の応用」を試みることを目的とした。目的達成のため、本年度までに取り組んだ実施状況は次のとおりである。１．老化に起因するNOの制御と根粒の機能改善： LjGlb1-1の高発現系統と低発現系統、野生型系統の根粒の老化進行度を評価し、LjGlb1-1の高発現が根粒老化の遅延に寄与するか検討した。高発現系統では、老齢根粒でも窒素固定活性が高く、根粒内部のNOレベルが低く、老化関連遺伝子の発現を低く保っていた。これらの結果から、LjGlb1-1高発現によるNO制御の強化が、根粒老化の遅延に寄与すると結論付けた。2．環境ストレスに起因するNOの制御と根粒の機能改善： 冠水、乾燥、低温で処理したミヤコグサについて、窒素固定活性、NO産生、感染細胞の形態等を指標とし、共生系の環境ストレスに対する耐性を評価した。いずれの処理も野生型系統の窒素固定活性を低下させたが、高発現系統は高く維持した。冠水処理時、高発現系統は根粒のNO量が低く維持され、感染細胞の崩壊が抑制された。乾燥処理時の根粒の老化関連遺伝子の発現パターンは、冠水処理時と大きく異なっており、ストレスごとに共生系に及ぼす影響や、LjGlb1-1高発現によるストレス緩和の作用機序が異なる可能性が示唆された。3．LjGlb1-1の高発現による収量増加の試み： LjGlb1-1高発現系統を４ヵ月間栽培し、開花・結実の時期や数を野生型と比較した。高発現系統は野生型と比べ早く開花・結実し、数も多く、また、植物体の生重量も重かった。この結果から、LjGlb1-1の高発現は、植物の生長促進と収量増加に寄与すると考えられた。

は, this study ミ ヤ コ グ サ の ク ラ ス 1 plant ヘ モ グ ロ ビ ン LjGlb1 (1) a acidification の smothering element (NO) can remove に し, "aging や environment ス ト レ ス に cause す る NO の suppression と LjGlb1-1 の masato lines" を beg し 検, "root granule の function improved へ の LjGlb1-1 の 応 with" を try み る こ と を purpose Youdaoplaceholder0 た. The objective is to achieve ため ため, and the actual implementation status of までに in the までに group of んだ for this year is までに times とお とお である である. 1. Cause aging に す る NO の suppression と root granule の function improvement: high の 発 LjGlb1-1 is now low と 発 now, wild type systems の root granule の aging degree を performance of 価 し, high LjGlb1 1 の 発 now が root grain aging の 遅 delay に send す る か beg し 検 た. High 発 now system で は, old 齢 root で も smothering element fixed high active が く, root internal の NO レ ベ ル が low く, aging masato even survived 伝 の 発 を low く now confirmed っ て い た. こ れ ら の results か ら, high LjGlb1-1 発 now に よ る NO suppression の strengthening が, root aging の 遅 delay に send す る と conclusion pay け た. 2 Cause environmental ス ト レ ス に す る NO の suppression と root granule の function improvement: crown water, dry and low temperature で 処 Richard し た ミ ヤ コ グ サ に つ い て, smothering element fixed activity, NO produce, infected cells の form を indexes such as と し, symbiosis is の environment ス ト レ ス に す seaborne る patience を review 価 し た. The ずれ ずれ handle the を wild-type system with low <s:1> nitrogen fixation activity させたが and high occurrence system with high く to maintain the <s:1> た. When the crown water is treated, the amount of <s:1> root granules <s:1> NO in the high occurrence system が is low く to maintain され, and the <s:1> collapse of infected cells 壊が is inhibited された. Dry 処 when Richard の root granule の aging masato even heritage 伝 son の 発 now パ タ ー ン は, crown water 処 と big き く different な っ て お り, ス ト レ ス ご と に symbiotic に and ぼ す influence や, high LjGlb1-1 発 now に よ る ス ト レ ス up の machine sequence が different な が る possibility in stopping さ れ た. 3. LjGlb1-1 <s:1> high occurrence による yield increase <s:1> test み : LjGlb1-1 high occurrence system を4ヵ months of cultivation <s:1>, flowering and fruiting <s:1> period や number を wild type と comparison た た The high-occurrence system <s:1> wild type と flowers and bears fruit く earlier than べ, has a greater number of と, く, また, and the plant body mass weight <e:1> is った った. The <s:1> <s:1> results of ら ら, high occurrence of LjGlb1-1 <s:1>, and increased production of plant <s:1> growth promotion と に were reported to すると for examination えられた.

项目成果

根粒共生系で機能する新規分子の探索

寻找在根瘤共生系统中发挥作用的新分子

• 发表时间: 2019
• 作者: Fukudome Mitsutaka;Watanabe Eri;Osuki Ken-Ichi;Imaizumi Ryujiro;Aoki Toshio;Becana Manuel;Uchiumi Toshiki;福留光挙
• 通讯作者: 福留光挙

Overexpression of a class 1 phytoglobin improves symbiotic nitrogen fixation between Mesorhizobium loti and Lotus japonicus

1 类植物珠蛋白的过度表达改善了中红根瘤菌和百脉根之间的共生固氮作用

• 发表时间: 2019
• 作者: Mitsutaka Fukudome;Eri Watanabe;Ken-ichi Osuki;Nahoko Uchi;Manuel Becana;Toshiki Uchiumi
• 通讯作者: Toshiki Uchiumi

フラボヘモグロビン遺伝子を導入したミヤコグサ根粒菌の共生特性

引入黄血红蛋白基因的百脉根根瘤菌的共生特性

• 发表时间: 2019
• 作者: 前迫優輔;福留光挙;内海俊樹
• 通讯作者: 内海俊樹

NO scavenging activities of plant hemoglobin contributes to waterlogging tolerance of root nodule symbiosis

植物血红蛋白的NO清除活性有助于根瘤共生的耐涝能力

• 发表时间: 2019
• 作者: Mitsutaka Fukudome;Eri Watanabe;Nahoko Uchi;Ken-ichi Osuki;Ryujiro Imaizumi;Toshio Aoki;Toshiki Uchiumi
• 通讯作者: Toshiki Uchiumi

ミヤコグサ根粒の老化における一酸化窒素の生理機能

一氧化氮在莲根根瘤衰老中的生理作用

• 发表时间: 2018
• 作者: 渡邉愛莉;福留光挙;内海俊樹
• 通讯作者: 内海俊樹