イネにおけるケイ素を介した二次細胞壁合成制御メカニズムの解明

阐明硅介导的水稻次生细胞壁合成的控制机制

• 批准号: 13J00496
• 负责人: 山本 剛史
• 金额: $ 1.32万
• 依托单位: University of Tsukuba
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013-04-01 至 2015-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13J00496/
• 关键词: ケイ素; 細胞壁; ストレス応答; イネ; 植物生理学

先年までの研究により、ケイ素欠乏時に二次細胞壁合成に関わるNAC型転写因子であるOsSWNの発現が上昇しており、特にOsSWN3がイネ葉身で高い発現を示していることが判明していた。NAC型転写因子の下流ではMYB型転写因子が機能し、二次細胞壁合成に関わる遺伝子の発現を制御することが知られている。それらがケイ素欠乏に応答するかどうかを解析したところ、いくつかのMYB型転写遺伝子、特にOsMYB58がケイ素欠乏条件で発現量が上昇していた。これらのことから、ケイ素欠乏条件における二次細胞壁合成もNAC型転写因子、MYB型転写因子による制御を受けており、また、これらの転写因子群が環境中のケイ素量に応答していることが示唆された。植物にとってケイ素の有益な効果のひとつに、マンガン過剰害を緩和するというものがある。マンガン過剰害に対する応答を解析したところ、ケイ素欠乏条件では葉身へのマンガンの蓄積量が顕著に増加しており、マンガン輸送体であるOsNramp5の発現量が上昇していたことが分かった。一方で、ケイ素欠乏条件ではマンガン過剰害が出る蓄積量と同程度の蓄積量でも、ケイ素充分条件ではマンガン過剰害が出ていなかった。OsPALの発現量を調べたところ、水耕液中のマンガン濃度が上昇するのに従って発現量も上昇し、さらにケイ素欠乏条件でより発現が高いことが分かった。また、金属ストレス応答において重要な役割を示すペルオキシダーゼについても解析したところ、ケイ素充分条件でのみ、水耕液中のマンガン濃度に応じた発現上昇を示した。これらのことから、ケイ素がマンガン過剰害を緩和する機構は、地上部への輸送を抑制することと、地上部で特定のペルオキシダーゼの発現を促進することの二段階からなっていると考えられる。また、二次細胞壁合成のみならず、金属輸送、ストレス応答などの様々な遺伝子がケイ素条件の変化に応答していることが示唆された。

First year ま で の research に よ り, ケ イ element spent owed に secondary cell wall synthesis に masato わ る NAC type planning write factor で あ る OsSWN の 発 now rising が し て お り, に OsSWN3 が イ ネ high blade body で い 発 を now shown し て い る こ と が.at し て い た. NAC type planning write factor の obscene で は MYB planning write factor し が function, the secondary cell wall synthesis に masato わ る posthumous son 伝 の 発 now を suppression す る こ と が know ら れ て い る. そ れ ら が ケ イ element owe lack に 応 answer す る か ど う か を parsing し た と こ ろ, い く つ か の MYB type planning to write but 伝 son, に OsMYB58 が ケ イ element owe lack conditions で 発 now rising volume が し て い た. こ れ ら の こ と か ら, ケ イ element owe lack conditions に お け る secondary cell wall synthesis も NAC type planning write factor, MYB planning factor に よ る suppression を by け て お り, ま た, こ れ ら の planning factor group of が environment の ケ イ element quantity に 応 answer し て い る こ と が in stopping さ れ た. Plant に と っ て ケ イ beneficial element の な unseen fruit の ひ と つ に, マ ン ガ ン turning hurt を ease す る と い う も の が あ る. マ ン ガ ン turning hurt に す seaborne る 応 answer を parsing し た と こ ろ, ケ イ element owe lack conditions で は blade body へ の マ ン ガ ン の volume が 顕 with に raised し て お り, マ ン ガ ン conveying body で あ る OsNramp5 の 発 now rising volume が し て い た こ と が points か っ た. Party で, ケ イ element owe lack conditions で は マ ン ガ ン turning hurt が out る volume と with degree の volume で も, ケ イ element sufficient conditions で は マ ン ガ ン turning hurt が out て い な か っ た. を OsPAL の 発 now quantity adjustable べ た と こ ろ, liquid water tillage in の マ ン ガ ン concentration rising が す る の に 従 っ て 発 now rising も し, さ ら に ケ イ element owe lack conditions で よ り 発 now が high い こ と が points か っ た. ま た, metal ス ト レ ス 応 answer に お い て important cut を な service す ペ ル オ キ シ ダ ー ゼ に つ い て も parsing し た と こ ろ, ケ イ element sufficient conditions で の み, liquid water tillage in の マ ン ガ ン concentration に 応 じ た 発 now rising を shown し た. こ れ ら の こ と か ら, ケ イ element が マ ン ガ ン turning hurt を ease す る は, aboveground へ の conveying を inhibit す る こ と と, aboveground で specific の ペ ル オ キ シ ダ ー ゼ の 発 を now promote す る こ と の two Duan Jie か ら な っ て い る と exam え ら れ る. ま た, secondary cell wall synthesis の み な ら ず, metal transport, ス ト レ ス 応 answer な ど の others 々 な posthumous son 伝 が ケ の イ element conditions - the に 応 answer し て い る こ と が in stopping さ れ た.

项目成果

Element localization in rice blade visualized by Micro-PIXE

通过 Micro-PIXE 可视化水稻叶片中的元素定位

• 发表时间: 2014
• 作者: Takafumi Miyazaki;Alain Togbe;Pingzhi Yuan;山本剛史
• 通讯作者: 山本剛史

筑波大学 植物生理グループ 古川グループ ホームページ

筑波大学植物生理学组 古河集团主页

植物細胞壁, 1.12無機元素&6.2. 5ケイ素, ホウ素摂取の制御 & 7.1. 6細胞壁内の元素分布イメージング

植物细胞壁，1.12 无机元素和 6.2。 5 硅、硼吸收的控制和 7.1 细胞壁内的元素分布成像。

• 发表时间: 2013
• 作者: 山本剛史;古川純(西谷和彦;梅澤俊明著)
• 通讯作者: 梅澤俊明著)

he matrix polysaccharide (1;3,1;4)-β-D-glucan is involved in silicon-dependent strengthening of rice cell wall

基质多糖 (1;3,1;4)-β-D-葡聚糖参与水稻细胞壁的硅依赖性强化

• 发表时间: 2015
• 期刊: Plant Cell Physiology
• 作者: Kido N;Yokoyama R;Yamamoto T;Furukawa J;Iwai H;Satoh S and Nishitani K
• 通讯作者: Satoh S and Nishitani K

イネにおけるマンガン過剰害に対するケイ素の緩和効果

硅对水稻过量锰害的缓解作用

• 发表时间: 2014
• 作者: Yoshiaki Morino;Hiroyuki Koga and Hiroshi Wada;山本剛史
• 通讯作者: 山本剛史