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(In Japanese)不良土壌で生育可能な耐鉄欠乏性植物の遺伝子導入法による創製

Research report code R013000197
Posted date Oct 1, 2003
Researchers
  • (In Japanese)森 敏
Affiliation
  • (In Japanese)東京大学大学院農学生命科学研究科
Research organization
  • (In Japanese)東京大学大学院農学生命科学研究科
Report name (In Japanese)不良土壌で生育可能な耐鉄欠乏性植物の遺伝子導入法による創製
Technology summary (In Japanese)今後25年以内に,世界の人口は現在の60億から80億になろう。それにもかかわらず,人為による土壌劣化のため,一人当たりの穀物耕作面積はそのとき現在の0.12haから0.08haに低下するとWorld Watch研究所では予想している。これから先は,開墾による優良土壌の確保が期待できないので,地球上の不良土壌での食料増産が緊急の課題となってくる。ところが,これまでの育種家は優良土壌での生産効率の高い品種を育種選抜してきたので,栽培作物の選抜の課程で必然的に不良土壌耐性に係わる種々の未知遺伝子を脱落させてきたと考えられる。そこでこの研究では,世界の不良土壌のうちの25%を占める石灰質アルカリ土壌に特有の症状である鉄欠乏症に対して耐性を有する,すなわち鉄欠乏になりにくい作物を,異種間の遺伝子導入法によって創製することを目的とする研究を行って現在に至っている。例えばイネ科植物の中でも最もアルカリ土壌に耐性であるオオムギは不溶体である鉄を可溶化するために,根から3価鉄イオンのキレーターであるムギネ酸を根圏に分泌する。われわれはオオムギの根で働いているムギ根酸の生合成経路を図1に示すように確立した。次に,鉄欠乏耐性イネを創製した。
Research field
  • Structure and chemistry of genes
  • Crop breeding
  • Crop cultivation in general
Published papers related (In Japanese)(1)Takahashi M. et al.. (2001) Enhanced tolerance of rice to low iron availability in alkaline soils using barley nicotianamine aminotransferase genes. Nature biotechnology 19:466-469
(2)Higuchi K. et al.. (2001) Nicotianamine synthase gene expression differs in barley and rice under Fe-deficient conditions. Plant Journal 25: 159-168.
(3)Kobayashi T. et al.. (2000) In-vivo evidence that Ids3 from Hordeum vulgare encodes a dioxygenase that converts 2′-deoxymugineic acid to mugineic acid in transgenic rice. Plana 212:864-871
(4)Yamaguchi H. et al (2000) Induction of the IDI1 gene in Fe-deficient barley roots: a gene encoding a putative enzyme that catalyzes the methionine salvage pathway for phytosiderophore production. Soil Sci Plant Nutr 46: 1-9
(5)Itai R. et al. (2000) Induced activity of adenine phosphoribosyltransferase(APRT) in iron-deficient barley roots: a possible role for phytosiderophore production. J Exp Bot 51: 1179-1188
(6)Oki H. et al. (1999) Introduction of the reconstructed yeast ferric reductase gene, refrel, into tobacco. Plant and Soil 215: 211-220.
(7)Nakanishi H. (1999) Visualizing real time [11C]methionine translocation in Fe-sufficient and Fe-deficient barley using a positron emitting tracer imaging system(PETIS). Journal of Experimental Botany 50: 637-643.
(8)Suzuki K. (1998) Formate dehydrogenase, an enzyme of anaerobic metabolism, is induced by iron deficiency in barley roots. Plant Physiology 116: 725-732
Research project
  • Core Research for Evolutional Science and Technology;Phenomena of Extreme Conditions
Information research report
  • (In Japanese)森 敏. 極限ストレス土壌における植物の耐性戦略 —アルカリ土壌耐性イネとタバコの創製—. 戦略的基礎研究推進事業「極限環境状態における現象」平成7年度採択研究課題終了シンポジウム 講演要旨集,2001. p.33 - 36.

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