新規Al耐性戦略をもつBrachiaria属の高Al親和性根分泌物質の解明

利用新型铝耐受策略阐明臂形草属高铝亲和力根分泌物质

• 批准号: 17658035
• 负责人: 正岡 淑邦
• 金额: $ 1.98万
• 依托单位: Hiroshima University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-17658035/
• 关键词: Alストレス; Al耐性; アミノ酸シーケンス; Brachiaria属; 根分泌物; フラボノイド; 陽イオン; QqTOF hybrid LC; MS; MS system; アルミニウムストレス; アルミニウム耐性; フェノール化合物; フェノール代謝; ペプチド

世界に広く分布する酸性土壌が抱えるアルミニウム(Al)障害の克服は植物生産の最も取組むべき課題の一つである。これまでの多くの蓄積をもつAl研究者の成果により近年、小麦などの耐性植物の根からAlとキレートを形成する有機酸分泌機構の分子応答解明が進んでいる。ところが多くの耐性植物が有機酸分泌という戦略で説明される一方で、小麦やイネなどの耐性植物よりもさらに強い「超」Al耐性植物種が見出され、有機酸分泌では説明のつかない新たな戦略を推測させる報告が得られている。申請者は熱帯イネ科植物のBrachiaria属(シグナルグラス、ルジグラス)に非常に強い耐性を見出したがその戦略は明らかでない。本研究はBrachiaria属の根から分泌する化合物群を発見し、その分離同定と耐性機構を蛋白レベルで解明することを目的とした。シグナルグラスはルジグラスよりもさらに耐性に優るがこれらの植物と共にAl耐性に優れるとされるエンバクをあわせて供試し、200μMのAl溶液で成育を比較したところ耐性の強い順位はシグナルグラス、ルジグラス、エンバクとなった。Brachiaria属は成育の過程で以下の特徴が認められ、これらの生理的特徴は耐性に関わると推察された。1、Brachiaria属は根のMg蓄積がストレスで促進される。CaとMgはAlストレスで根の蓄積が大きく低下するのが通説であるがBrachiaria属はMg集積が促進され、特にシグナルグラスで著しい。2、ルジグラスは根から蛍光反応を示す物質の分泌が著しく、液体クロマトグラフによる検出条件からケイヒ酸とケルセチンが含まれると推定した。これらフェノールまたはフラボノイド化合物はAlと錯体形成し易いので耐性戦略として機能すると推測した。3、次にもう一つのBrachiaria属であるシグナルグラスはルジグラスよりも強い耐性を示すが根の先端部分に特異的に発現するペプチドが数種検出され、QqTOF hybrid LC/MS/MS systemによるアミノ酸のシーケンスから、Glutamate Ammonia ligase とUDP-glucose : protein tansglucosylaseが同定された。以上より超Al耐性を示すBrachiaria属の根分泌物とペプチド発現について特異的な戦略応答が明らかになったので、今後これらの機能性解明について研究を進展させる計画である。

克服铝（AL）面临广泛分布酸土壤的铝（AL）障碍是应对植物生产中最重要的挑战之一。迄今为止，AL研究人员的结果近年来一直在进步，以阐明有机酸分泌机制的分子反应，该机制从耐植物（如小麦）的根中形成Al and Chelate。然而，尽管有机酸分泌的策略可以解释许多抗性植物，但已经发现了“超”抗性植物物种，甚至比小麦和大米等耐药植物更强，并获得了报道，这表明有机酸分泌无法解释的新策略。申请人发现对热带草植物har属（Signalgrass，Luzigrass）的耐药性非常强，但尚不清楚其策略。这项研究旨在发现一组从Brachiaria属的根部分泌的化合物，并在蛋白质水平上阐明它们的分离和耐药机制。信号草比rujigrass更具耐药性，但是对于这些植物，燕麦（据说具有极好的Al耐药性）也进行了测试，并且将生长与200μmAl溶液进行比较时，最强的耐药性排名是信号草，Lujigrass和燕麦。在Brachiaria属的开发过程中观察到以下特征，据估计，这些生理特征与耐药有关。 1。腕足属通过应力促进了根部的Mg积累。人们普遍认为，CA和MG的积累显着降低了Al压力，但是Brachiaria属会促进MG积累，尤其是在信号草中。 2。卢吉格拉斯（Lujigrass）从表现出荧光反应的物质的根中显着分泌，据估计，它们基于使用液相色谱法基于检测条件，含有肉桂酸和槲皮素。据推测，这些苯酚或类黄酮化合物容易与Al复合，因此起着抗性策略的作用。 3。然后，检测到几种是其他腕足属的肽，它们比luzigras表现出更强的耐药性，但在根的尖端是特异性表达的，谷氨酸氨连接酶和UDP-葡萄糖：蛋白质tansgosylase tansgolucosylase by/sossy syde syde syde n amino tansgolucosylase均通过QqQtoff y/MSS/MSS/MSS/MSS识别。由于上述揭示了表现出超级抵抗力的Brachiaria属的根部分泌和肽表达的特定战略反应，因此我们计划将研究促进未来阐明这些物种的功能。

项目成果

Analysis of Al Tolerant Inducible Protein in Signalgrass (Brachiaria decumbens) Root Using Two-Dimensional Gel Electrophoresis and LC/MS/MS System

使用二维凝胶电泳和 LC/MS/MS 系统分析信号草（Brachiaria decumbens）根中的耐铝诱导蛋白

• 发表时间: 2006
• 期刊: World Congress of Soil Science, Frontiers of Soil Science 18
• 作者: Y.Masaoka;S.Kumada;K.Hayakawa;T.Araki;A.Saito
• 通讯作者: A.Saito