A01：「高等植物におけるセレンの有用性・必須性の分子機構と新規セレン耐性機構の証明」
丸山 明子（九州大学大学院 農学研究院）
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セレン(Se)は多くの生物の生活環に欠かせない元素である一方、高濃度では毒となります。しかし､高等植物においてセレンがどのような役割を果たすのかについてはよく分かっていません。セレンは､硫黄(S)の同族元素で､硫黄もまた生物の生長や生存に欠くことのできない元素です。環境中のセレンは、その大部分がセレン酸(SeO42-)として存在します。セレン酸は硫酸イオン(SO42-)に構造が似ているため､硫酸イオン輸送体を介して植物に取り込まれ､硫黄と同じ仕組みでアミノ酸などの有機物へと同化されます。モデル植物であるシロイヌナズナには硫酸イオンの吸収に働く輸送体が３種類あり､これらを失わせることにより､硫酸イオンやセレン酸を吸収できない植物となります。本研究では､このような植物に硫酸イオン以外の硫黄源を与えつつセレン酸を与え､野生型株と生育や代謝を比べることにより､セレンの有用性や必須性、さらには毒性が発揮される仕組みを調べます。研究成果を植物を用いた環境浄化技術や作物の栄養強化へとつなげていきたいと考えています。
【関連する代表的論文】
L. Zhang, R. Kawaguchi, T. Morikawa-Ichinose, A. Allahham, S.-J. Kim, A. Maruyama-Nakashita
“Sulfur deficiency-induced glucosinolate catabolism attributed to two ß-glucosidases, BGLU28 and BGLU30, is required for plant growth maintenance under sulfur deficiency. Plant Cell Physiol. 2020, 61, 803-813
doi: 10.1093/pcp/pcaa006
C. Yamaguchi, Y. Takimoto, N. Ohkama-Ohtsu, A. Hokura, T. Shinano, T. Nakamura, A. Suyama, A. Maruyama-Nakashita
“Effects of Cadmium Treatment on the Uptake and Translocation of Sulfate in Arabidopsis thaliana. Plant Cell Physiol. 2016, 57, 2353-2366
doi:10.1093/pcp/pcw156
F. Aarabi, M. Kusajima, T. Tohge, T. Konishi, T. Gigolashvili, M. Takamune, Y. Sasazaki, M. Watanabe, H. Nakashita, A.R. Fernie, K. Saito, H. Takahashi, H.-M. Hubberten, R. Hoefgen, A. Maruyama-Nakashita
“Sulfur-deficiency-induced repressor proteins optimize glucosinolate biosynthesis in plants. Sci. Advances 2016, 2, e1601087
doi:10.1126/sciadv.1601087
A. Maruyama-Nakashita, A. Watanabe-Takahashi, E. Inoue, T. Yamaya, K. Saito, H. Takahashi
“Sulfur-responsive elements in the 3’-non-transcribed intergenic region are essential for the induction of Sulfate Transporter 2;1 gene expression in Arabidopsis roots under sulfur deficiency. Plant Cell 2015, 27, 1279-1296
doi:10.1105/tpc.114.134908
A. Maruyama-Nakashita, Y. Nakamura, T. Tohge, K. Saito, H. Takahashi
“Arabidopsis SLIM1 is a central transcriptional regulator of plant sulfur response and metabolism. Plant Cell 2006, 18, 3235-3251
doi:10.1105/tpc.106.046458