グリシンベタインを生合成する形質転換植物の機能ゲノミクスとプロテオミクスによる研究

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生物は環境ストレス耐性能を獲得するため適合溶質を生合成する。当研究室ではこれまでに、適合溶質の1種であるグリシンベタイン(以下ベタイン)の生合成が恒常的にできるようになった形質転換植物を作製し、その形質転換植物では、塩ストレスや温度ストレスに対する耐性能が向上することを明らかにしてきた。しかし、ベタインの作用機作については不明な部分が少なくない。本研究では、ベタインの植物体保護の機構を明らかにする目的で、ベタイン合成がストレス下での種子生産にどのように影響しているのかを解析した。シロイヌナズナArabidopsis thalianaは、生殖成長期に塩ストレスを受けると花形成および種子形成に大きな影響がみられる。最も顕著な影響は、サヤの伸長とその中での種子形成が抑制されることである。しかし、ベタインを生合成できるようになった形質転換シロイヌナズナでは、ストレス下でのサヤの正常な伸長と種子形成量の低下が著しく軽減されていた。さらに、塩ストレス処理後の蕾の形状の観察から、野生株植物では塩ストレスにより葯における花粉の生産が強く阻害されるが、形質転換植物ではそのような影響はみられないことが分かった。以上のことから、ベタインはストレス下での花粉形成を促し、結果としてサヤの正常な伸長と種子形成を促すと考えられた。今後は、ベタインの細胞内局在や遺伝子発現におよぼす影響を解析し、その作用機作の分子レベルでの解明を行っていく。