膨圧及び細胞の物理特性を基にした葉菜類の水分損失プロセスの解明

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13460110
• Research Institution: THE UNIVERSITY OF TOKYO
• Principal Investigator: 大下 誠一 東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 教授 (00115693)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 川越 義則 東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 助手 (80234053)
• Keywords: 膨圧 / ホウレンソウ / プレッシャープローブ法 / 細胞膜水透過係数 / NMR / 緩和時間 T_1 / マイクロチャンネル / 浸透圧

Research Abstract

細胞の劣化と細胞膜の物理特性との関係を明らかにし水分損失のメカニズムを解明することを目的にし以下の結果を得た。試料には葉菜類の一種であるホウレンソウを用いた。プレッシャープローブ法では、外径5〜9μmのキャピラリが膨圧測定に適切であることが示され、収穫後2日経過後のホウレンソウでは0.4MPa、目減りが5%のホウレンソウでは0.03MPaの膨圧が測定された。
NMR緩和時間を利用したホウレンソウ葉部細胞の細胞膜水透過係数は、貯蔵4日では6.3x10^<-5>m s^<-1>、貯蔵7日では7.8x10^<-5>m s^<-1>となった。これに対して、再現性を求める実験を行った結果、貯蔵1日では4.9〜5.3x10^<-5>m s^<-1>、貯蔵6日では6.4〜6.7x10^<-5>m s^<-1>となり、良好な再現性が認められた。
一方、マイクロチャンネル内に異なる浸透圧の2種の溶液を混合させずに流下させ、途中に固定したプロトプラスト周囲の浸透圧を瞬時に変化させることができる装置を開発し、細胞膜内外に浸透圧差がある時の細胞膜水透過係数を測定した。試料はオオムギ子葉である。その結果、細胞膜水透過係数は貯蔵開始後24時間で減少するが、その後は増加することが示された。細胞膜を透過する水の経路には、リン脂質二重層および水チャンネルの2通りがある。細胞膜の水透過性へのアクアポリンの寄与は大きく(Kjellbom et al. 1999)、光や水ストレスにより数時間でアクアポリンの量が変化する(Henzler et al. 1999)。したがって、24時間までの細胞膜水透過係数の減少はアクアポリンの減少に由来し、24時間以降の水透過係数の増加は、老化に伴う脂質膜の劣化に起因する可能性が考えられた。

Research Products

• [Publications] S.Oshita, et al.: "Cell Turgor and Elasticity of Chicory Grown in Different Temperature Conditions"A Proceedings volume from the 3^<rd> IFAC/CIGR Workshop "CAPPT2001". 153-158 (2002)
• [Publications] T.Naruke, S.Oshita et al.: "T_1 relaxation time and other properties of cucumber in relation to chilling injury"Acta Hortuculturae. 599(in press). (2003)