劣悪環境下での作物増収を目指した活性酸素制御システムの適応

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本研究は,活性酸素制御機構を利用することにより環境ストレス下での作物生産を目的とする.前年度の結果から、過酸化水素の散布処理によりガラクチノール合成酵素遺伝子の発現誘導が確認されたため、今年度は過酸化水素散布処理による葉中のガラクチノールおよびミオイノシトール含量をHPLCにより定量した。その結果、遺伝子発現と同様に葉のガラクチノール含量は過酸化水素散布処理により早期に増加した。植物は乾燥ストレスを受けると適合溶質を合成し浸透圧調節を行うことでストレス耐性を得ることが知られている。すなわち、本研究の過酸化水素処理による乾燥ストレス軽減メカニズムは過酸化水素処理により葉のガラクチノール含量を高め、予め細胞の浸透圧を調節することで、後の乾燥ストレスを軽減することができたと結論つけた。また,前年度の結果から,ダイズ種子発芽における活性酸素の役割について研究を行った。ダイズ種子は吸水後、幼根において過酸化水素が生成されるが子葉では確認されなかった。ダイズ幼根おける活性酸素の役割について調査したところ、吸水後の過酸化水素はエチレン合成酵素遺伝子の発現を促し、実際に幼根の活性酸素を消去するとエチレン生成が抑制された。また活性酸素により誘導されたエチレンは根冠の細胞肥大を引き起こすことが明らかとなった。これらの結果から、ダイズ種子は吸水後、活性酸素を介して発芽調節を行うことが示された。過酸化水素は活性酸素の一種である。最近、活性酸素のシグナル物質としての役割が多数報告され、その重要性が植物でも明らかとなっている。本研究結果からもダイズにおいて活性酸素の重要性が明らかとなり、その応用的利用も示すことができた。今後、この活性酸素(シグナル物質)を利用した作物栽培など農学的な応用へも繋がっていくものと考える。