紅藻スサビノリにおけるエチレン前駆物質による炭素・窒素代謝バランスの制御

本研究では、水産重要種であるスサビノリを材料とし、植物ホルモンの1種であるエチレンの前駆物質、1-アミノシクロプロパンカルボン酸(ACC)がどのような機構により、生体内の炭素と窒素のバランス（C/Nバランス）を制御し、生長、生殖、ストレス応答などをコントロールしているかを明らかにすることを目的としている。昨年度は、ACC処理した糸状体における網羅的な遺伝子発現解析から、ACCで応答する遺伝子群を明らかとした。その結果、セリンプロテアーゼやメタロプロテアーゼといったタンパク質分解に関わる酵素遺伝子の発現や小胞輸送に関与する遺伝子の発現が顕著に増加する一方で、光合成関連遺伝子の発現が減少することが分かった。また、アミノ酸の中でも分岐鎖アミノ酸は、下流の異化産物をTCAサイクルに供給し、エネルギーを生成することが知られているが、これの分解に関わる分岐鎖α-ケト酸脱水素酵素複合体を構成する酵素遺伝子の発現が増加していた。そこで、糸状体でのACC処理時の遊離アミノ酸の変動を調べたところ、ACC処理に伴って、分岐鎖アミノ酸を含むいくつかのアミノ酸の含有量が減少することが分かった。以上のACC応答発現パターンは植物の老化時に見られる遺伝子発現パターンと類似しており、異化作用がACCによって促進され、窒素の再分配が引き起こされた可能性が考えられた。

本研究では、水産重要種であるスサビノリを材料とし、植物ホルモンの1種であるエチレンの前駆物質、1-アミノシクロプロパンカルボン酸(ACC)がどのような機構により、生体内の炭素と窒素のバランス（C/Nバランス）を制御し、生長、生殖、ストレス応答などをコントロールしているかを明らかにすることを目的としている。昨年度は、ACC処理した糸状体における網羅的な遺伝子発現解析から、ACCで応答する遺伝子群を明らかとした。その結果、セリンプロテアーゼやメタロプロテアーゼといったタンパク質分解に関わる酵素遺伝子の発現や小胞輸送に関与する遺伝子の発現が顕著に増加する一方で、光合成関連遺伝子の発現が減少することが分かった。また、アミノ酸の中でも分岐鎖アミノ酸は、下流の異化産物をTCAサイクルに供給し、エネルギーを生成することが知られているが、これの分解に関わる分岐鎖α-ケト酸脱水素酵素複合体を構成する酵素遺伝子の発現が増加していた。そこで、糸状体でのACC処理時の遊離アミノ酸の変動を調べたところ、ACC処理に伴って、分岐鎖アミノ酸を含むいくつかのアミノ酸の含有量が減少することが分かった。以上のACC応答発現パターンは植物の老化時に見られる遺伝子発現パターンと類似しており、異化作用がACCによって促進され、窒素の再分配が引き起こされた可能性が考えられた。