イネのカドミウム輸送機構の分子レベルでの解明と制御

从分子水平阐明和控制水稻中镉的转运机制

• 批准号: 10J08989
• 负责人: 浦口 晋平
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 2012
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10J08989/
• 关键词: 植物; カドミウム; 輸送体; カトミウム

1.イネのカドミウムの節管輸送の動態解析とOsLCT1の関与の検証カドミウムの2つの節管輸送の経路(葉から子実への再転流と,根から吸収したカドミウムの節での維管束移行を介した子実への輸送)の寄与を野生型イネおよびOsLCT1のRNAi株およびT-DNA株を用いて解析した。安定同位体をトレーサーとして用いた実験より,出穂後に根から吸収されたカドミウムの玄米への輸送がRNAi株およびT-DNA株で有意に低下していることを示した。ポジトロン核種を用いたイメージング解析により,下位節から上位節への移行効率がRNAi株で低下していることが示された。ウンカを用いた篩管液中カドミウムの評価方法をさらに改良し,野生型株とRNAi株の穂首の篩管液中カドミウムを測定したところ,RNAi株で有意に低下していた。これらの結果より,OsLCT1は出穂期以降の根から吸収されたカドミウムの節間移行の一端に寄与しており,カドミウムの上位節(穂)への輸送を制御していることが示された。2.OsLCT1の変異系統の解析OsLCT1遺伝子に変異をもつ化学変異源処理された突然変異系統について,酵母での輸送活性試験と圃場での表現型解析を実施した。試験した変異株のうち,コーディングシークエンスの途中でストップコドンとなる変異株は,酵母でのカドミウム輸送活性が消失した。国内の圃場でイネ変異株を生育させたところ,関東の一般的な圃場条件下では変異による生長への影響は認められなかった。カドミウムの玄米中濃度は,いくつかの系統で野生型株より低下する傾向が認められた。3.イネのカドミウム耐性関連遺伝子の解析昨年度までに単離したカドミウム耐性に関わるQTLについてF3の解析を実施した。カドミウム耐性を付与する3つのQTLを含むF3系統では,3つのQTLに関して感受性型の遺伝型をもつF3系統と比べて,カドミウムストレス条件下で耐性を示した。耐性系統の元素分析を網羅的に実施したところ,感受性品種であるコシヒカリと比べてカドミウムおよび他の必須元素の蓄積に有意な違いは検出されなかった。また,OsPCS1の機能解析をドイツ・バイロイト大学との共同研究により実施した。OsPCS1の複数のバリアントおよびOsPCS2を単離し,酵母のpcs変異株に導入して解析したところ,各クローンによって長鎖のファイトケラチンの合成能が違うことが示された。また,イネのT-DNA挿入株を用いた解析により,カドミウム耐性への寄与が示唆された。

1. 水稻中镉的节运输动态分析及 OsLCT1 参与的验证 镉的节运输有两种途径（从叶片到籽粒的再转运，以及从节根吸收的镉的维管转移） 我们分析了野生型镉的贡献型水稻和 OsLCT1 RNAi 和 T-DNA 菌株。使用稳定同位素作为示踪剂的实验表明，在 RNAi 和 T-DNA 菌株中，抽穗后从根部吸收的镉转运到糙米中的量显着减少。使用正电子放射性核素的成像分析表明，RNAi菌株从下部节点到上部节点的转移效率降低。我们进一步改进了飞虱评价韧皮部液中镉的方法，分别测定了野生型品系和RNAi品系穗颈韧皮部液中的镉含量，发现RNAi品系显着较低。这些结果表明，OsLCT1有助于抽穗后从根部吸收的镉的节间转移，并控制镉向上部节（穗）的运输。 2.OsLCT1突变株系的分析我们对OsLCT1基因突变的经化学诱变剂处理的突变株系进行了酵母转运活性测试和表型分析。在测试的突变体中，编码序列中间带有终止密码子的突变体失去了酵母中的镉转运活性。当水稻突变体在国内田间种植时，在关东地区的典型田间条件下没有观察到对生长的影响。某些品系中糙米中的镉浓度往往低于野生型品系。 3.水稻F3中抗镉相关基因的分析对去年分离的抗镉相关QTL进行分析。与具有三个QTL敏感基因型的F3系相比，包含三个赋予镉耐受性的QTL的F3系在镉胁迫条件下表现出抗性。对抗性品系的综合元素分析显示，与感病品种越光相比，镉和其他必需元素的积累没有显着差异。此外，与德国拜罗伊特大学合作进行了OsPCS1的功能分析。分离了OsPCS1和OsPCS2的多个变体，将其引入酵母pcs突变株中并进行分析，结果表明每个克隆具有不同的合成长链植物螯合素的能力。此外，使用水稻 T-DNA 插入系进行的分析表明，它可能有助于镉抗性。

项目成果

Low-affinity cation transporter (OsLCT1) regulates cadmium transport into rice grains

• DOI: 10.1073/pnas.1116531109
• 发表时间: 2011-12-27
• 期刊: PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA
• 影响因子: 11.1
• 作者: Uraguchi, Shimpei;Kamiya, Takehiro;Fujiwara, Toru
• 通讯作者: Fujiwara, Toru

地上部のカドミウム濃度に異常を示すイネ変異株の検索と解析

水稻地上部镉浓度异常突变体的搜寻与分析

• 发表时间: 2012
• 作者: Minamoto T;Honjo MN;Yamanaka H;Uchii K;Kawabata Z;浦口晋平;源利文;梶川昌孝
• 通讯作者: 梶川昌孝

Rice Cadmium Transporters and perspectives for reducing grain cadmium accumulation

水稻镉转运体和减少谷物镉积累的前景

• 发表时间: 2012
• 作者: Shimpei URAGUCHI;浦口晋平;Shimpei URAGUCHI;Shimpei URAGUCHI;Koshiro ODA;Shimpei URAGUCHI;神谷岳洋;Masako KIYONO;Shimpei Uraguchi;西田翔;田中伸裕;Shimpei Uraguchi
• 通讯作者: Shimpei Uraguchi

シロイヌナズナ硫酸輸送体Sultrl ; 2のヒ素耐性への関与

拟南芥硫酸盐转运蛋白Sultrl 2参与砷耐受

• 发表时间: 2013
• 作者: Shimpei URAGUCHI;浦口晋平;Shimpei URAGUCHI;Shimpei URAGUCHI;Koshiro ODA;Shimpei URAGUCHI;神谷岳洋;Masako KIYONO;Shimpei Uraguchi;西田翔
• 通讯作者: 西田翔

Rice breaks ground for cadmium-free cereals

• DOI: 10.1016/j.pbi.2013.03.012
• 发表时间: 2013-06-01
• 期刊: CURRENT OPINION IN PLANT BIOLOGY
• 影响因子: 9.5
• 作者: Uraguchi, Shimpei;Fujiwara, Toru
• 通讯作者: Fujiwara, Toru