グリシンベタイン集積型イネ科飼料作物のストレス耐性発現機構

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グリシンベタイン(以下ベタイン)は、植物が乾燥条態や高塩条件での主要な浸透調節物質である。本研究では、(1)イネ科飼料作物におけるベタインの集積程度の種間差を明らかにする、(2)ベタインの発現機構を遺伝子レベルで解析することを目的とした。まず、圃場条件下で暖地型イネ科飼料作物ソルガムを15品種栽培し、経時的に葉身ベタイン濃度、相対水分量(RWC)、浸透濃度などを測定した。その結果、ベタインの集積程度には大きな品種間が存在し、ベタイン集積程度の大きい品種では、夏期の干ばつ下でRWCが高く、しかも浸透濃度も高く維持された。グリーンパニックを培地のカリウム濃度を変えた水耕条件下で栽培し、カリウムによるベタインの集積に対する影響を見た。その結果、培地カリウム濃度の上昇により、細胞液のカリウム濃度およびベタイン濃度の上昇が認められた。しかし、ベタインの集積がカリウムイオンによるものか、あるいは、カリウムによる浸透圧の上昇によるのか明らかに出きなかった。グリーンパニックに100mMNaClで塩ストレス処理を行い、ベタインアルデヒド脱水素酵素(BADH)の活性とBADHmRNAの発現量を解析した。その結果、塩ストレスにより急速に膨圧の低下が見られ、続いてBADHmRNAの発現が高まり、最後にBADHの活性が上昇した。BADH活性は、膨圧の回復とともに減少した。以上の結果は、ストレスによる膨圧の変動がシグナルとなりベタインの集積が生じたことを示唆し、今後さらに検討する必要がある。