タマネギの鱗茎貯蔵物質による糖分集積機構の解明

• Project/Area Number: 22K05448
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 38040:Bioorganic chemistry-related
• Research Institution: Hirosaki University
• Principal Investigator: 高田 晃 弘前大学, 農学生命科学部, 准教授 (10332701)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2024: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
• Keywords: タマネギ / 鱗茎肥大 / フルクタン / 糖集積 / ケストース

Outline of Research at the Start

タマネギは葉の根元を肥大させ鱗茎（栄養貯蔵器官）を形成する。鱗茎形成には「日長の感受」・「細胞壁の弛緩」・「糖分の集積」が複合的に関わっている。研究代表者はタマネギに鱗茎肥大促進を示す貯蔵物質が存在することを見出した。タマネギの糖分集積に貯蔵物質によるポジティブ・フィードバック機構が関与している可能性がある。
本研究ではこの肥大促進物質の作用機構解明を目指す。具体的には「肥大促進物質は鱗茎細胞のどこに作用するのか？」、「肥大促進物質により鱗茎細胞中の貯蔵物質（フルクタン）の生合成はどのように変化するのか？」を明らかにする。

Outline of Annual Research Achievements

タマネギは葉の根元を肥大させ鱗茎（栄養貯蔵器官）を形成する。鱗茎形成には「日長の感受」・「細胞壁の弛緩」・「糖分の集積」が複合的に関わっている。研究代表者はタマネギに鱗茎肥大促進を示す貯蔵物質が存在することを見出した。タマネギの糖分集積に貯蔵物質によるポジティブ・フィードバック機構が関与している可能性がある。本研究ではこの肥大促進物質の作用機構解明を目指している。
in vitro で育成したタマネギ幼植物に申請者らが同定した鱗茎肥大物質（ケストースなど）を投与した時の糖質含量の変化を調べた。その結果、鱗茎細胞内のグルコース・フルクトース含量が同程度増加する一方、スクロース含量の増加は軽微であった。タマネギ幼植物の培養培地にはスクロースが栄養基質として含まれていることから考えると、投与したケストースがタマネギ内のスクロース分解酵素を活性化させ、培地から取り込んだスクロースを分解したと考えられる。その結果、グルコースとフルクトースの細胞内含量が同程度増加し、これら糖類の増加が浸透圧による水分の鱗茎細胞流入・肥大につながったと示唆された。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本年度の研究によって、鱗茎肥大物質によってタマネギ細胞内で何が起きているかの一端を示すことができたため。

Strategy for Future Research Activity

タマネギ鱗茎肥大に関わる因子として、ジャスモン酸・ジベレリンなどの植物ホルモンもよく知られている。来年度は鱗茎肥大物質をタマネギに投与した時に、これら植物ホルモンの含量がどのように変化しているかを明らかにすることで、これらの因子が鱗茎肥大にどのように関わっているかを明らかにしたい。