新規エナミノシクロヘキサンジオン系化合物の植物白化機構の解析

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10460051
• Research Institution: The Institute of Physical and Chemical Research (RIKEN)
• Principal Investigator: 吉田 茂男 理化学研究所, 植物機能研究室, 主任研究員 (50011987)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 嶋田 幸久 理化学研究所, 植物機能研究室, 基礎科学特別研究員 (30300875) ; 中野 雄司 理化学研究所, 植物機能研究室, 研究員 (30281653) ; 浅見 忠男 理化学研究所, 植物機能研究室, 先任研究員 (90231901) ; 王 敬銘 秋田県立大学, 生命資源科学部, 助手 (20300858)
• Keywords: クロロフィル生合成 / エナミノシクロヘキサンジオン / 水酸化クロロフィルa / 光増感作用 / プラスチッドシグナル / プロトックス阻害剤 / 光要求型除草剤 / 葉緑体関連光誘導性遺伝子

Research Abstract

クロロフィル生合成系においてプロトポルフィリノーゲン酸化酵素(プロトックス)を阻害する除草剤は、植物細胞内に光増感作用を有するプロトポルフィリンIX(プロトIX)を蓄積して光要求型の除草作用を示す。そこで、本研究では申請者らが見いだした、植物に対して光要求型白化作用を有するエナミノシクロヘキサンジオン系化合物(ECD)の作用機作の追究と植物への影響の解析を行い、新しい植物成長制御技術開発の基礎的知見を得ることを目的とした。
プロトックス阻害剤抵抗性タバコ培養細胞に対して、ECDは野生型の細胞に対する効果と同様の光要求性白化効果を有していた。一方、ECD処理にともない抵抗性細胞でも野生型の場合と同様にポルフィリン環10位に水酸基が置換したクロロフィル誘導体が蓄積してきた。この化合物は明暗両条件下で、およびECDの光要求性白化作用を打ち消す効果を示す一重項酸素消去剤の存在下においてもECD処理により誘導されてくる。以上の結果は、ECDの作用が既存のプロトックス阻害剤とは異ること、ECD処理により蓄積されるクロロフィル誘導体が活性発現の要因であることを示している。またECDは高濃度では植物に対してわずかながらであるが除草活性を示した。このことは今後の構造改変により新しい除草剤のリード化合物を得ることができる可能性を示している。またその作用機作はECD処理により蓄積されてくる水酸化クロロフィルの光増感作用が原因である可能性がある。ECDは低濃度では植物に対して形態上に影響を与えなかったが、葉緑体関連光誘導性遺伝子の発現を暗所においても促進した。この結果は化合物自身または蓄積されてくる水酸化クロロフィル等のクロロフィル誘導体がプラスチッドシグナルである可能性を示唆しており、葉緑体関連遺伝子発現機構を研究するための新しい方法論を提示する切っ掛けとなった。

Research Products

• [Publications] 王敬銘他: "Phytotoxic peroxidizing actions of cyclohexanedione (RWH-series) derivative in tobacco (Nicotiana tabacum) cultured cells"Peslicide Science. 55. 343-344 (1999)
• [Publications] 王敬銘他: "Identification and photodynamic activity of 13^2-hydroxychlorophyll a induced by cyclohexanedione derivatives in tobacco cell suspension cultures"Phtochemistry and Phtobiology. 71. 84-89 (2000)