作物の耐湿性強化に寄与する根への効率的な酸素供給機構の解明

本研究では、イネの酸素漏出(ROL)バリアの構成成分の解明を目指した。そのために、好気条件下で生育させたイネの幼植物体をさらに嫌気還元条件で14日間処理した根を根端から1㎝毎に分離して、代謝産物を抽出した。各々の代謝産物をNMR (800MHz)解析を行ったところ、糖類、アミノ酸類などの様々な代謝物の蓄積量が、根の部位または生育条件によって異なることが明らかになった。特にリンゴ酸の蓄積パターンがROLバリアの形成パターンと非常に似ていたことから、リンゴ酸がROLバリア形成に関与する可能性が考えられた。スベリンの前駆体になる脂肪酸に関しては、GC-MS分析をした結果、ROLバリア形成条件において、極長鎖脂肪酸の蓄積量が増加していることが明らかになった。この結果から、嫌気還元処理をすることによって、イネの根では極長鎖脂肪酸の生合成が促進され、それらの極長鎖脂肪酸由来のスベリンモノマーが生成されることが示唆された。さらに、根の各組織より全RNAを抽出して、マイクロアレイ解析を行ったところ、リンゴ酸代謝関連遺伝子の発現に特徴があることが分かった。つまり、嫌気還元条件下においてプラスチドで働くNADP-Mclic emyme (NADP-ME)とPyruvated ehydrog㎝ase (PDH)をコードする遺伝子の発現が誘導されることが明らかになった。この結果より、細胞内の細胞質で生成されるリンゴ酸がプラスチドに輸送されて、プラスチド内でNADP-MEおよびPDHによってリンゴ酸からアセチルCoAへの変換が促進されることが示唆された。アセチルCoAは脂肪酸生合成の最初のステップの基質となる物質であるので、嫌気還元条件下ではリンゴ酸の蓄積量が増加することで、脂肪酸の生合成が促進されるという可能性が考えられた。これらの発見によつて、イネの根で嫌気還元条件特異的に蓄積するスベリンが生合成されるまでにどのような代謝経路を経るのかを示唆することができた。

本研究では、イネの酸素漏出(ROL)バリアの構成成分の解明を目指した。そのために、好気条件下で生育させたイネの幼植物体をさらに嫌気還元条件で14日間処理した根を根端から1㎝毎に分離して、代謝産物を抽出した。各々の代謝産物をNMR (800MHz)解析を行ったところ、糖類、アミノ酸類などの様々な代謝物の蓄積量が、根の部位または生育条件によって異なることが明らかになった。特にリンゴ酸の蓄積パターンがROLバリアの形成パターンと非常に似ていたことから、リンゴ酸がROLバリア形成に関与する可能性が考えられた。スベリンの前駆体になる脂肪酸に関しては、GC-MS分析をした結果、ROLバリア形成条件において、極長鎖脂肪酸の蓄積量が増加していることが明らかになった。この結果から、嫌気還元処理をすることによって、イネの根では極長鎖脂肪酸の生合成が促進され、それらの極長鎖脂肪酸由来のスベリンモノマーが生成されることが示唆された。さらに、根の各組織より全RNAを抽出して、マイクロアレイ解析を行ったところ、リンゴ酸代謝関連遺伝子の発現に特徴があることが分かった。つまり、嫌気還元条件下においてプラスチドで働くNADP-Mclic emyme (NADP-ME)とPyruvated ehydrog㎝ase (PDH)をコードする遺伝子の発現が誘導されることが明らかになった。この結果より、細胞内の細胞質で生成されるリンゴ酸がプラスチドに輸送されて、プラスチド内でNADP-MEおよびPDHによってリンゴ酸からアセチルCoAへの変換が促進されることが示唆された。アセチルCoAは脂肪酸生合成の最初のステップの基質となる物質であるので、嫌気還元条件下ではリンゴ酸の蓄積量が増加することで、脂肪酸の生合成が促進されるという可能性が考えられた。これらの発見によつて、イネの根で嫌気還元条件特異的に蓄積するスベリンが生合成されるまでにどのような代謝経路を経るのかを示唆することができた。