根の水分屈性能を利用した新規植物生長制御法を開発するための基盤研究

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根の水分屈性能とその制御機構の解明は、植物による効率的な水獲得を可能にし、その機能を利用した植物の生長制御法を確立して生産力の向上をはかるために重要である。これまでに、回転装置を利用した擬似微小重力実験によって、キュウリの根の水分屈性は重力屈性に干渉され、その干渉は水分勾配刺激および重力刺激によって独立して誘導されるオーキシン偏差分布の競合に起因することが示された。さらに、このオーキシン動態制御にオーキシン輸送体(排出タンパク質)のCsPIN5の偏差的分解が関与する可能性を見出している。したがって、水分屈性の発現機構を解明するためには、水分勾配刺激によるオーキシン動態制御を重力屈性の影響を排除して検証すると同時に、そのオーキシン動態の制御機構をCsPIN5との関連で明らかにする必要がある。本年度は、水分屈性発現時にみられる低水分側におけるCsPIN5の分解経路を明らかにするために、PINの分解系の1つであるプロテアソーム系に着目して解析を行った。水分屈性発現機構の解明には、重力屈性との比較が有用と考え、まず、重力屈性を発現している根を上下に切り分け、ウェスタンブロット解析法を用いてCsPIN5のユビキチン化について検討すると同時に、消光性蛍光基質を用いて解析した。その結果、プロテアソーム系の関与については結論を得るに至らなかったが、それとは別に液胞系の分解経路がCsPIN5の分解に関与している可能性を見出した。さらに、CsPIN5の消長に関わるタンパク質分解経路と酵素を同定するために、CsPIN5の動態とpH変動との関わりを解析したところ、比較的高濃度のタンパク質分解酵素阻害剤を添加した場合も、酸性条件下でCsPIN5量の減少がみられた。これらのことから、重力屈性発現時に、CsPIN5の安定性がpHにより制御されていることが示唆された。