負重力屈性に関わる樹木細胞壁の形成メカニズム

点击翻译按钮获取中文摘要

本研究では、針葉樹における負重力屈性発現に重要な遺伝子として、圧縮あて材特異的に発現するラッカーゼ（ヒノキ/スギ、それぞれCoLac1/CjLac1）に着目し、その機能解析を行った。CoLac1とCjLac1は、負の重力屈性発現の力との関係が示唆されている二次壁中層外周部（S2L）に局在し、そこでリグニンの酸化重合を担うと考えられる。しかしながらその詳細は不明であり、これを明らかにして負重力屈性への寄与を実証する必要がある。S2Lでは植物の木化組織では珍しくHタイプのリグニンが局在していることが示唆されている。蛍光標識モノリグノールによって、木化中細胞壁におけるHモノマーやGモノマーの酸化重合活性を可視化したところ、S2Lでは他の顕著にHモノマーの重合活性が高く、逆にGモノマーの酸化重合活性は他の壁層と比べて低かった。さらにタバコBY-2で発現させたリコンビナントCoLac1はGモノマーに加えてHモノマーも酸化でき、その酸化速度は他のラッカーゼ（CoLac3や分化中木部由来の祖酵素）よりも明らかに高かった。これら結果は、CoLac1が高いHモノマー酸化能を持つことを示す。圧縮あて材特異的ラッカーゼ（CjLac1）の発現を抑制したスギ組換え体では、CjLac1遺伝子のmRNA量がWTの10-20％まで低下した。さらに、CjLac1タンパク質は、WTでは検出できたが、組換え体では検出できなかった。以上より、作出したスギ組換え体ではCjLac1の発現量が抑制されたと判断した。しかしながら、顕微観察では、その組織の形態やリグニンの堆積様式に違いは見られなかった。一方で、蛍光標識モノリグノールを使ってHモノマーの酸化重合活性を可視化すると、WTよりもその活性が低かった。これは、CjLac1の発現抑制が木化中S2LにおけるHモノマーの酸化重合活性低下を誘導した可能性を示唆する。