導管における硝酸イオンを介した器官間情報伝達の分子機構

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「目的」硝酸イオンが導管内を移動し、葉に到達する過程で、どのように硝酸同化系遺伝子の発現制御因子としての機能を発現するのかを明らかにすることを目的とする。本年度は、葉におけるNR遺伝子発現と導管内での硝酸イオンの輸送動態の関連性を詳細に解析することと、硝酸イオンの導管輸送坦体の性質について検討を加えた。「結果と考察」1.植物を無硝酸培地に移し硝酸イオンの供給を止めると、葉の細胞内に硝酸イオンが十分あるにもかかわらず、NRmRNA量と導管液硝酸イオン濃度は急速に低下した。このことより、葉におけるNR遺伝子の発現に関して、細胞内の硝酸イオンはシグナルとしての機能を持たず、導管液中の硝酸イオンがシグナルとして作用していると結論づけられた。2.オオムギ根にアニオンチャネルブロッカー(DIDS)を与えると、導管液中の硝酸イオン濃度が著しく減少した。一方、培地から根への硝酸イオンの吸収はDIDSで抑えられなかった。DIDSは、根の柔細胞から導管への硝酸イオンの積みこみの段階を阻害していると考えられた。すなわち、根の柔細胞から導管への硝酸イオンの積みこみ(loading)にアニオンチャネル様タンパク質の関与が考えられた。「今後の展望」1.今年度は、導管液中の硝酸イオンがNR遺伝子発現の誘導を引き起こすシグナルであることを示すことができた。導管は、葉の細胞にとっては細胞外空間である。今後は、細胞外シグナルとしての硝酸イオンを検知する仕組みを明らかにする必要がある。2.今年度は、導管への硝酸イオンのloadingにアニオンチャネルが関与する可能性を示すことができた。今後、チャネルの同定が必要である。