植物培養細胞の増殖と二次代謝産物集積との連関機構

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研究には、増殖の停止した定常期にアントシアニンを蓄積するブドウ培養細胞と、対数増殖期にベタシアニンを蓄積するヨウシュヤマゴボウ培養細胞を用いた。ブドウ培養細胞では、アントシアニン生合成の前駆体であるフェニルアラニンの内生量、アントシアニン合成系酵素のうちフェニルアラニンアンモニアリア-ゼ(PAL)とカルコンシンタ-ゼ(CHS)の活性、およびmRNA量について測定した。その結果、フェニルアラニンの内生量は細胞増殖が停止するとともに増大し、これに続いてPALおよびCHS mRNA量の増大、さらにPALおよびCHS酵素活性の上昇が起きて、アントシアニンが蓄積されることが判明した。また、PALおよびCHS mRNAの増大は、対数増殖期にフェニルアラニンを投与することによっても誘導された。これらの結果から、アントシアニンの生合・蓄積が増殖停止に伴うフェニルアラニン内生量の上昇によって誘導される生合成酵素の遺伝子発現によることが示唆された。ヨウシュヤマゴボウ培養細胞においては、ベタシアニン合成の前駆体であるチロシンからDOPAを経てベタシアニンに至る合成系の活性を測定した。チロシン内生量は対数増殖の末期から定常期にかけて増大し、ベタシアニン合成活性はチロシン内生量の増大に先立って対数増殖中期にはすでに最高となった。DNA合成阻害剤あるいは微小管重合阻害剤で細胞を処理して増殖を抑えると、1〜2日でベタシアニン合成活性を著しく低下した。このとき、増殖に連動したチロシン水酸化酵素活性の変動が認められた。以上の結果から、細胞増殖とベタシアニン生成・蓄積との連関は、チロシン内生量には依存せず、増殖と連動したチロシン水酸化酵素活性の制御に基づくことが示された。