【研究領域課題番号】19K05751 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

マグネシウム / イネ / シロイヌナズナ / MutMap / QTL-seq / 品種間差 / MutMap法 / 低マグネシウム / 次世代シーケンサー / QTL / イオン吸収

【研究成果の概要】

地上部のマグネシウム濃度が低いイネ変異体の1番染色体上にはlong deletionがあり、この領域には2つの遺伝子が含まれていた。そこで、ゲノム編集にてそれぞれをノックアウトした変異体を作出したところ、zinc fingerタンパク質をコードする遺伝子の欠損が、マグネシウム含量低下の原因と確認された。マグネシウム動態に関わるzinc fingerタンパク質が同定されたのはこれが初めてである。
低マグネシウム品種Ove-0と高マグネシウム品種Col-0のゲノムを用いてQTL-seq解析を実施し、マグネシウム濃度を制御する遺伝子座が5番染色体の0~2.3 Mbの領域に存在することを突き止めた。

【研究の社会的意義】

多量必須元素であるマグネシウムの吸収や体内動態を司る複数のイオン輸送体は同定されているが、それらが協調してマグネシウムの濃度を制御する仕組みはよくわかっていない。本研究で発見したイネの遺伝子は、微生物や哺乳類にも相同遺伝子が存在するが、これまでにマグネシウム動態への関与が示されたことはない。また、シロイヌナズナにおける候補領域にも、マグネシウムに関係する既知の遺伝子は座上しておらず、マグネシウムの濃度制御に関わる新規の因子の発見が予想される。近年、主要穀物中のマグネシウム濃度は低下の一途をたどっており、これらの遺伝子の情報は高マグネシウム品種の開発につながると期待される。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2019-04-01 - 2022-03-31

【配分額】4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)

【研究分野】植物栄養学・土壌学

【研究領域課題番号】24780056 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

マグネシウム28 / マグネシウム / イネ / 植物 / 放射性同位体

【研究成果の概要】

本研究では、短半減期核種であるマグネシウム28（28Mg：半減期20.9時間）を放射性同位体トレーサーとして用い、イネのマグネシウム（Mg）動態解析を実施した。その結果、Mg欠乏処理をしたイネでは2番目に新しい葉へのMg移行が抑えられる現象が見られた。解析の結果、Mg欠乏処理でまず蒸散が影響を受けることが判明した。また、根での吸収解析により、低pHではMg吸収活性が低下することや、根の吸収部位によりその後のMg輸送先が異なることなどが示された。
Mg輸送体の候補遺伝子であるOsMRS2-6において、Mg輸送能をMg吸収欠損酵母で解析した結果、28Mgを輸送することが示された。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2012-04-01 - 2014-03-31

【配分額】4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)

【研究分野】応用分子細胞生物学

【研究領域課題番号】22780300 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

発現制御 / マグネシウム / イネ / MRS2 / 酵母 / Mg-28 / 加速器 / クローニング / 高等植物

【研究成果の概要】

本研究では、マグネシウムを輸送するタンパク質(遺伝子)を、マグネシウム輸送ができない酵母へ導入することで、様々なマグネシウム環境となる酵母を作成した。この酵母を用いることで、様々なマグネシウム環境下にあるmRNAの制御に関する研究をin vivoで実施することができるが、細胞質のマグネシウム濃度を知ることはできないことから、さらなる研究が必要である。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2010 - 2011

【配分額】3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)