A03：「重金属超集積植物における金属タンパク質/金属輸送タンパク質の適応的分子進化の解明」
西田 翔（佐賀大学 農学部）
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ZnやNiといった重金属元素は生命の維持に必須な役割を担う一方で、許容濃度を超えると毒性を発揮します。この重金属の過剰害は、しばしば作物における生育障害や植生破壊の原因となってきました。一方、鉱山などの重金属汚染土壌では重金属超集積植物が自生することが知られており、これらの植物は進化の過程で特殊な重金属耐性や集積性を獲得したと考えられています。私たちはこれまでに、Zn/Ni超集積植物であるNoccaea属植物をモデルとし、重金属超集積性メカニズムの解明に取り組んできました。その過程で、重金属集積に関わるタンパク質で起きた種特異的な一次構造変化が重金属耐性や集積性をもたらす可能性を見出しました。本研究課題では、Noccaea属植物が独自に獲得した金属タンパク質および金属輸送タンパク質における一次構造の変化を生物情報学的解析により網羅的に同定し、その変化が重金属集積性および耐性に与える影響を解析することで、植物の金属環境適応における金属タンパク質・金属輸送タンパク質の分子進化を明らかにします。
【関連する代表的論文】
T. Enomoto, J. Yoshida, T. Mizuno, T. Watanabe, and S. Nishida
“Differences in mineral accumulation and gene expression profiles between two metal hyperaccumulators, Noccaea japonica and Noccaea caerulescens ecotype Ganges, under excess nickel condition”
Plant Signaling & Behavior 2021, 16, e1945212
DOI: 10.1080/15592324.2021.1945212
S. Nishida, R. Tanikawa, S. Ishida, J. Yoshida, T. Mizuno, H. Nakanishi, and N. Furuta
“Elevated expression of vacuolar nickel transporter gene IREG2 is associated with reduced root-to-shoot nickel translocation in Noccaea japonica”
Frontiers in Plant Science 2020, 11, 1–11
DOI: 10.3389/fpls.2020.00610
S. Nishida, A. Takahashi, L. Negishi, M. Suzuki, and N. Furuta
“Exploration of unknown nickel-containing proteins from plants by liquid chromatography–inductively coupled plasma mass spectrometry”
Soil Science and Plant Nutrition 2020, 67, 114–119
DOI: 10.1080/00380768.2020.1860645
S. Nishida, Y. Kakei, Y. Shimada, and T. Fujiwara
“Genome-wide analysis of specific alterations in transcript structure and accumulation caused by nutrient deficiencies in Arabidopsis thaliana”
Plant Journal 2017, 91, 741–753
DOI: 10.1111/tpj.13606