Induction of UV-stress responses by fluctuating visible light

2019 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18H02195
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 河鰭 実之 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 教授 (10234113)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: アントシアニン / 紫外線 / 変動光

Outline of Annual Research Achievements

カブ芽生えにおいてUV-Aがどのようにアントシアニン生成を促すのかを知るために、UV-Bから青色光の範囲の波長による作用スペクトルを作成した。播種後約72時間の‘津田蕪’の芽生えに異なる5つのピーク波長をもつLEDをそれぞれ２,３段階の光強度で24時間照射したのち、暗所で更に24時間生育させた。アントシアニンの定量にはHPLCとPDA検出器を用いた。波長ごとの光強度とアントシアニン蓄積量の関係から，作用スペクトルを作成したところ，特定のピークは見られず、波長に依存しない経路によりアントシアニンの生成が促進されたことが示された。これは、光受容体ではなく，UV-B照射時の関与が提唱されているROSやNOが、ここでも重要な役割を果たしていることを示唆する。
次に、310 nmと365 nmおよびその両方を照射する処理を6時間行い、下胚軸下部のRNA-seq解析を行った。その結果、310 nm区では酸化ストレス応答のGOを持つ遺伝子が有意に多く発現していることが分かった。
トマトの果皮にアントシアニンを蓄積する系統を用いて紫外線によるアントシアニン合成について調べた．トマト果皮ではUV-Bがアントシアニン合成に有効であり，遺伝子発現解析からNOの発現が特異的に誘導されることが明らかとなり，NOがシグナル伝達系において重要であることが示唆された．
また，断続的な白色光照射を行い，その影響をレッドバタビアレタスにおいて調べた．レッドバタビアレタスは白色光LEDではアントシアニン蓄積が行われない．現在各種リズムで試験を行っているところであるが，今のところ明らかに有効はパターンは見いだせていない．一方水ストレスは，アントシアニン蓄積を誘導した．

Current Status of Research Progress

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

Reason

前年度までに，変動光を照射する装置，作物の生育をモニタリングするシステムの構築はほぼ完了した．これらのシステムを使って本格的なデータ収集に取り組むことができる．

Strategy for Future Research Activity

前年度までに，変動光を照射する装置，作物の生育をモニタリングするシステムの構築はほぼ完了した．これらのシステムを使って本格的なデータ収集に取り組む．LED光のオンオフの変動による明らかな効果は今のところ明らかではない．葉緑体におけるROSの発生を考えると，最もストレスとなるのは暗条件から突然強光条件に移るときであると推測される．その応答の強さは暗黒条件の長さ，光の強さに依存すると推測され，それぞれの条件設定を検討する．また，ストレスマーカーとしてアントシアニンのような外観から確認できる項目だけでなく，ストレス特異的な遺伝子マーカーを選抜して計測を行う．