ムギネ酸類及びニコチアナミンを介した植物の鉄欠乏シグナル感知機構の解明

阐明麦根酸和烟酰胺介导的植物缺铁信号传感机制

基本信息

批准号：
20K05777
负责人：
野副朋子
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Meiji Gakuin University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

パンコムギのDゲノムの提供親である、タルホコムギ42系統の鉄欠乏に対する生理的な応答を解析するため、鉄欠乏タルホコムギ最新葉のクロロフィル含量、葉の必須微量金属（鉄、マンガン、亜鉛、銅）の含有量、根における25種のケイ皮酸アミド類、2種類のファイトアレキシン、そして根からのムギネ酸類分泌量を測定した。いずれにおいても、品種間があることを見出した。42系統のタルホコムギはいずれもムギネ酸類として主にデオキシムギネ酸（DMA）を根から分泌していることを見出した。いくつかの系統で、他には見られないピークが検出されたが、DMAのピークの方がいずれも大きかった。さらに、分析したフェニルアミド類のうち、15種のケイ皮酸アミド類、2種類のファイトアレキシンがタルホコムギにおいて合成されていることを見出した。葉の鉄含有量と、クロロフィル含量、葉の亜鉛、銅、マンガン含量は正の相関があり、根からのDMA分泌量とは負の相関があった。イネにおいて、クロロフィル含量は植物が鉄欠乏になるほど小さくなり、DMA分泌量は増加することが報告されていることから、タルホコムギの系統間で、鉄欠乏感受性に差がある可能性が示唆された。さらに、葉の鉄含量はクマリン酸やフェルラ酸、2種類のファイトアレキシンと正の相関があることを見出した。クマリン酸やフェルラ酸を含むケイヒ酸類を前駆体として生成するクマリン類は、植物の鉄の取り込みと植物体内の鉄の移行に関与していることが示されている。また、フェルラ酸は鉄毒性に対する抗酸化作用を示すことが報告されている。さらに、ファイトアレキシン合成が鉄関連転写因子により正に制御されることが最近報告された。タルホコムギにおいてもこれらのフェニルアミド類が鉄恒常性維持に関与していると考えられた。さらなる解析により、鉄栄養を向上しうる遺伝子座を持つタルホコムギ系統が見出せると期待される。

为了分析 42 个小麦系（面包小麦 D 基因组的亲本）对缺铁的生理反应，我们研究了缺铁小麦的最新叶子的叶绿素含量和测定了叶片中必需微量金属（铁、锰、锌、铜）的含量、根中25种肉桂酰胺和2种植物抗毒素、以及根中麦根酸的分泌量。在这两种情况下，我们发现品种之间存在差异。我们发现所有 42 个 Tarho 小麦品系主要从根部分泌脱氧麦根酸 (DMA)，一种麦根酸。在某些系统中，检测到在其他地方未看到的峰值，但 DMA 峰值在所有情况下都更大。此外，在所分析的苯酰胺中，发现 Arriic 小麦中合成了 15 种肉桂酰胺和 2 种植物抗毒素。叶片铁含量、叶绿素含量、叶片锌、铜、锰含量呈正相关，与根部DMA分泌呈负相关。据报道，在水稻中，当植物缺铁时，叶绿素含量降低，DMA 分泌增加，这表明 Aruho 小麦品系之间的缺铁易感性可能存在差异。此外，我们发现叶片铁含量与香豆酸、阿魏酸和两种植物抗毒素呈正相关。香豆素是使用肉桂酸（包括香豆酸和阿魏酸）作为前体产生的，已被证明参与植物中的铁吸收和植物内的铁转移。此外，据报道，阿魏酸具有抗铁毒性的抗氧化作用。此外，最近有报道称，植物抗毒素的合成受到铁相关转录因子的正向调节。这些苯酰胺也被认为参与维持阿鲁霍小麦中的铁稳态。预计进一步的分析将导致发现具有可以改善铁营养的基因位点的小麦品系。