Application of plant hemoglobin for delayed nodule senescence and acquired environmental stress tolerance.

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本研究は、ミヤコグサのクラス１植物ヘモグロビン（LjGlb1-1）の一酸化窒素（NO）除去能に着目し、「老化や環境ストレスに起因するNOの制御とLjGlb1-1の関係」を検討し、「根粒の機能改善へのLjGlb1-1の応用」を試みることを目的とした。目的達成のため、本年度までに取り組んだ実施状況は次のとおりである。１．老化に起因するNOの制御と根粒の機能改善： LjGlb1-1の高発現系統と低発現系統、野生型系統の根粒の老化進行度を評価し、LjGlb1-1の高発現が根粒老化の遅延に寄与するか検討した。高発現系統では、老齢根粒でも窒素固定活性が高く、根粒内部のNOレベルが低く、老化関連遺伝子の発現を低く保っていた。これらの結果から、LjGlb1-1高発現によるNO制御の強化が、根粒老化の遅延に寄与すると結論付けた。2．環境ストレスに起因するNOの制御と根粒の機能改善： 冠水、乾燥、低温で処理したミヤコグサについて、窒素固定活性、NO産生、感染細胞の形態等を指標とし、共生系の環境ストレスに対する耐性を評価した。いずれの処理も野生型系統の窒素固定活性を低下させたが、高発現系統は高く維持した。冠水処理時、高発現系統は根粒のNO量が低く維持され、感染細胞の崩壊が抑制された。乾燥処理時の根粒の老化関連遺伝子の発現パターンは、冠水処理時と大きく異なっており、ストレスごとに共生系に及ぼす影響や、LjGlb1-1高発現によるストレス緩和の作用機序が異なる可能性が示唆された。3．LjGlb1-1の高発現による収量増加の試み： LjGlb1-1高発現系統を４ヵ月間栽培し、開花・結実の時期や数を野生型と比較した。高発現系統は野生型と比べ早く開花・結実し、数も多く、また、植物体の生重量も重かった。この結果から、LjGlb1-1の高発現は、植物の生長促進と収量増加に寄与すると考えられた。