Utilization of functions by cluster root formation for sustainable crop production

利用簇根形成的功能实现可持续作物生产

• 批准号: 21H04717
• 负责人: 和崎 淳
• 金额: $ 26.87万
• 依托单位: Hiroshima University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-05 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H04717/
• 关键词: クラスター根; リン; 有機酸; 分泌; システムズ生物学; 根圏; ホスファターゼ; 低リン耐性

リン酸質肥料の資源は涸渇に瀕しており、持続的な作物生産にはその問題の解決が必要である。低リン耐性を有する一部の植物は、クラスター根とよばれる小根が密集した根を形成する能力がある。根の表面積を増やし、難利用性リンの吸収を強化するためにクラスター根が形成されると考えられているが、その形成能と難利用性リンの供給能の詳細は未解明である。本研究ではシステムズ生物学アプローチ解析によるクラスター根の形態形成の制御、爆発的な根分泌の誘導による難利用性リンからの供給能の解明に取り組む。2022年度に得た主な成果は以下の通りであるクラスター根形成種Hakea laurinaから同定したリンゴ酸トランスポーター候補のHlALMT1を高発現させたところ、リンゴ酸分泌が増加した。電気生理試験でもAlイオン存在下で輸送活性の向上が見られた。さらに、表皮細胞より内側の領域において発現量が多いことを示した。また、シロバナルーピン由来クエン酸トランスポーター候補のLaMATE6がクラスター根での難溶性リンの可溶化に寄与する可能性を示した。根箱を用いた試験により、シロバナルーピンの 特定根域における遺伝子発現と土壌元素動態の関係を明らかにした。また、有機酸分泌量の差異および発達段階に基づいてクラスター根を分離し、各試料についてRNA-seqを実施した。また、複数のヤマモガシ科植物の根分泌物のメタボローム解析を実施した。中国原産の外来樹木ナンキンハゼについて土壌中のNやPの吸収効率が高い可能性を示唆する結果を得た。ナンキンハゼが侵入した場所の土壌に加え、クラスター根形成種の根圏と根域土壌の微生物群集構造をアンプリコンシークエンスによる解析を進め、代謝変動について推定した。ソラマメに通常のリン濃度の５倍程度で亜リン酸を与えると、側根の発生数が顕著に増加すること、ホスファターゼの分泌が増加することが確認された。

磷肥资源濒临枯竭，可持续作物生产需要解决这一问题。一些耐低磷的植物能够形成具有密集细根的根，称为簇根。人们认为，形成簇根是为了增加根的表面积并增强对难利用磷的吸收，但其形成和供应难利用磷的能力的细节尚未阐明。在这项研究中，我们将使用系统生物学方法来阐明丛根形态发生的控制以及通过诱导爆炸性根分泌来供应稀有磷的能力。 2022年获得的主要结果如下：当HlALMT1（从簇根形成物种Hakea laurina中鉴定出的候选苹果酸转运蛋白）高表达时，苹果酸分泌增加。电生理学测试还表明，在铝离子存在的情况下，转运活性有所改善。此外，表明内部区域的表达水平高于表皮细胞。此外，我们还发现 LaMATE6（一种源自羽扇豆的候选柠檬酸转运蛋白）可能有助于丛根中难溶性磷的溶解。通过根箱测试，我们阐明了白羽扇豆特定根区基因表达与土壤元素动态之间的关系。此外，根据有机酸分泌和发育阶段的差异分离簇根，并对每个样品进行RNA-seq。我们还对多种山龙眼科植物的根分泌物进行了代谢组学分析。我们获得的结果表明，原产于中国的外来树斑马粳稻可能对土壤中的氮和磷具有较高的吸收效率。除了床虾虎鱼入侵的土壤之外，我们还利用扩增子测序分析了丛生根形成物种的根际和根区土壤的微生物群落结构，并估计了代谢变化。经证实，当蚕豆给予正常磷浓度约五倍的亚磷酸时，侧根形成的数量和磷酸酶的分泌显着增加。

项目成果

シロバナルーピンのクラスター根形成におけるエチレンの役

乙烯在白羽扇豆簇根形成中的作用

• 发表时间: 2021
• 作者: 山田 大綱;西田 翔;和崎 淳
• 通讯作者: 和崎 淳

アルミニウム集積植物メラストーマ（Melastoma malabathricum）の好アルミニウム性における鉄の関与

铁对积铝植物野牡丹亲铝性的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: AYE MYAT MYAT PAING;Nobuhiko SHIGYO;Yoshihiko TSUMURA;Masahiro TAKAGI;Yoko HISAMOTO & Susumu GOTO;山口夢乃・渡部敏裕・信濃卓郎・丸山隼人
• 通讯作者: 山口夢乃・渡部敏裕・信濃卓郎・丸山隼人

アルミニウム集積植物メラストーマにおける FRD3 タイプ MATE のアルミニウム輸送への関与

FRD3型MATE参与积铝植物野牡丹中铝的运输

• 发表时间: 2022
• 作者: 坂口 文香;丸山 隼人;佐々木 孝行;西田 翔;和崎 淳;信濃 卓郎;渡部 敏裕
• 通讯作者: 渡部 敏裕

日本産エビゴケBryoxiphium japonicum（エビゴケ科，蘚類）の系統的位置

日本Bryoxiphium japonicum（Bryoxiphium japonicum，Bryoxiphium 科）的系统发育位置

• 发表时间: 2022
• 作者: 山田 大綱;佐々木 孝行;和崎 淳;AYE MYAT MYAT PAING ・Shufen CHEN ・Kyoko ARAKI ・Takaki AIHARA・Mitsuru HIROTA ・Yoshihiko TSUMURA ・Nobuhiro TOMARU ・Kousuke HOMMA ・Toshiya YOSHIDA ・Hajime KOBAYASHI ・Atsuhiro IIO ・Dai NAGAMATSU ・Masahiro TAKAGI ・Haruhiko TANEDA ・Yoko HISAMOTO ・Susumu ;弘松瑶希・井上侑哉・坪田博美
• 通讯作者: 弘松瑶希・井上侑哉・坪田博美

Flora of vascular plants observed at the site of greening work for the construction to upgrade the general waste landfill on Miyajima Island, Hiroshima Prefecture, Japan

日本广岛县宫岛一般垃圾填埋场升级改造工程绿化现场观察到的维管植物植物群

• DOI: 10.15027/53647
• 发表时间: 2022
• 期刊: 広島大学総合博物館研究報告
• 作者: Motoyama Takayuki;Ishii Tomoaki;Kamakura Takashi;Osada Hiroyuki;ファン=クイン=チ・本郷圭祐・中村 創・小山克輝・盛 沢鵬・内田慎治・武内一恵・若木小夜子・紙本由佳理・中原-坪田美保・坪田博美
• 通讯作者: ファン=クイン=チ・本郷圭祐・中村 創・小山克輝・盛 沢鵬・内田慎治・武内一恵・若木小夜子・紙本由佳理・中原-坪田美保・坪田博美