根圏ホスファターゼ活性の画像解析法

根际磷酸酶活性图像分析方法

基本信息

批准号：
19658123
负责人：
矢野勝也
金额：
$ 2.11万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19658123/
关键词：
不均一系根圏pH 2次元マッピングリンホスファターゼ画像解析

项目摘要

土壌に施肥されたリンの約90%は、農作物に利用されることなく土壌に蓄積している。土壌に蓄積したリンの20〜80%は有機態として存在しているが、多くの植物は有機態リンを直接利用できない。植物が有機態リンを利用するためには、リン酸エステルを加水分解するホスファターゼを根から分泌することが重要である。本研究では、植物根圏におけるホスファターゼ活性を視覚化し、その画像解析から酵素活性の定量化とマッピングを可能とする方法を確立することを目的とした。ホスファターゼ酵素の基質として、フェノールフタレイン2リン酸を用いた。この物質はpH指示薬として知られるフェノールフタレインに2つのリン酸が付いたものであるが、リン酸が結合した状態ではpHが変化しても発色しない。しかし、ホスファターゼが作用してリン酸イオンが解離してフェノールフタレインになると、アルカリ条件下で赤色に発色する。このフェノールフタレイン2リン酸を溶解させた寒天ゲルシートを作成し、そのゲル上に検定植物の根を数十分広げておく。ホスファターゼ(AcPase)が作用した部位でフェノールフタレインが生成する。ゲル上にアルカリ溶液を塗布すれば、生成したフェノールフタレインを容易に検出することができる。このような手順で発色させたゲルシートをスキャンし、その画像データを得る。そして、この画像データからピクセルごとにフェノールフタレイン濃度を推定し、根圏ホスファターゼ活性のマッピング画像を作成できた。このゲルシートにあらかじめpH緩衝剤を含ませた場合と含ませない場合とで比較したところ、前者は活性が高く、後者は部分的に活性が低下していた。おそらく、前者はポテンシャルとしてのAcPase活性を、後者は根圏pHの影響を受けた実際のAcPase活性を反映したものと考えられる。

施入土壤的磷大约有 90% 没有被作物利用而积聚在土壤中。尽管土壤中积累的磷有20-80%以有机形式存在，但许多植物不能直接利用有机磷。为了让植物利用有机磷，重要的是它们的根分泌磷酸酶，水解磷酸酯。本研究的目的是建立一种可视化植物根际磷酸酶活性的方法，并通过图像分析量化和绘制酶活性图。酚酞二磷酸用作磷酸酶的底物。这种物质是通过将两种磷酸附着在酚酞上而制成的，酚酞被称为 pH 指示剂，但当磷酸结合时，即使 pH 值发生变化也不会产生颜色。然而，当磷酸酶作用并且磷酸根离子解离形成酚酞时，它在碱性条件下呈现红色。通过溶解该酚酞二磷酸盐制备琼脂凝胶片，并将试验植物的根在凝胶上展开几分钟。酚酞在磷酸酶 (AcPase) 作用的部位产生。通过将碱性溶液涂在凝胶上，可以很容易地检测到生成的酚酞。扫描使用此程序着色的凝胶片以获得图像数据。根据该图像数据，估算每个像素的酚酞浓度，并创建根际磷酸酶活性的映射图像。当将该凝胶片与有pH缓冲剂和没有pH缓冲剂的情况进行比较时，发现前者具有高活性，而后者具有部分降低的活性。据推测，前者反映了潜在的 AcPase 活性，后者反映了受根际 pH 影响的实际 AcPase 活性。

项目成果

期刊论文数量（2）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Stomatal density of cowpea correlates with carbon isotope discrimination in different phosphorus, water and CO_2 environments.

不同磷、水和CO_2环境下豇豆气孔密度与碳同位素辨别相关。

DOI：
发表时间：
2008
期刊：
New Phytologist(掲載確定)
影响因子：
0
作者：
鈴木龍一郎、田中晶善;ら;Sekiya & Yano
通讯作者：
Sekiya & Yano

根の生態学

根生态学

DOI：
发表时间：
2008
期刊：
影响因子：
0
作者：
Yuichi Deguchi;Mari Banba;Yoshikazu Shimoda;Svetlana A.Chechetka;Ryota Suzuri;Yasuhiro Okusako;Yasuhiro Ooki;Koichi Toyokura;Akihiro Suzuki;Toshiki Uchiumi;Shiro Higashi;Mikiko Abe;Hiroshi Kouchi;Katsura Izui and Shingo Hata;松浦朝奈・川島忠臣共訳
通讯作者：
松浦朝奈・川島忠臣共訳