植物の無機栄養ホメオスタシスと成長の統合的理解と仮説検証
【研究分野】植物栄養学・土壌学
【研究キーワード】
無機栄養 / 翻訳 / uORF / 栄養感知 / 数理モデル / 実証 / 低栄養適応 / 細胞壁 / 輸送 / 制御 / モデル / 遺伝子
【研究成果の概要】
無機栄養ホメオスタシスに必須な遺伝子を多くの元素について同定解析し、無機栄養の恒常性維持に細胞壁合成や RNA代謝、翻訳制御等の重要性を示した。リボソームRNA 複合体がAUGUAA上で細胞質の栄養濃度を感知し、この感知に伴って栄養輸送体mRNAの分解や転写制御が起こることや翻訳制御のゲノムレベルでの重要性を明らかにした。ホウ素輸送の２次元及び動的モデルを構築し実験的検証を行い、根の成長と地上部への輸送の役割分担や輸送体制御の栄養の流れを高く維持するための重要性を示した。
【研究の社会的意義】
植物の１７種の必須元素は、いずれも輸送や蓄積の制御を通じた恒常性が見られるが、その機構は未知の部分が多く、本研究でその一端を明らかにした。また、栄養のリボソームによる感知を初めて明らかにし、翻訳と転写が協調して起こることを示したこと、AUGUAAという最も短いORFの生物学的機能を明らかにしたこと、栄養輸送の２次元及び動的モデルを構築、一部を実証したことなどが高く評価されていると考えている。また、これらの栄養応答機構の一端は作物の栄養欠乏応答にも関与しており、作物の栄養欠乏症過剰症低減にも寄与する知見を得たと考えている。
【研究代表者】
【研究分担者】 |
| 内藤 哲 | 北海道大学 | 農学研究院 | 教授 | (Kakenデータベース) |
| 三輪 京子 | 北海道大学 | 地球環境科学研究院 | 准教授 | (Kakenデータベース) |
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【研究種目】基盤研究(S)
【研究期間】2013-05-31 - 2018-03-31
【配分額】216,710千円 (直接経費: 166,700千円、間接経費: 50,010千円)