A possible role of boron on vitamin B6 metabolism in organisms

2021 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18K19160
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 三輪 京子 北海道大学, 地球環境科学研究院, 准教授 (50570587)
• Project Period (FY): 2018-06-29 – 2022-03-31
• Keywords: ホウ素 / 必須元素 / ビタミンB6 / シロイヌナズナ

Outline of Annual Research Achievements

必須元素とは、生物のライフサイクルを完結させるために欠くことのできない元素を指す。ホウ素は植物の微量必須元素であり、植物細胞壁のペクチン質多糖を架橋する。近年、動物など植物細胞壁ペクチンをもたない生物においてもホウ素の有用性が報告されている。ホウ素に未知の機能があることが示唆されるが、植物細胞壁以外のホウ素の生理機能は明らかにされていない。
先行研究において、高濃度のホウ酸が植物（シロイヌナズナ）においてビタミンB6欠乏障害を緩和する現象を見出した。本研究では植物におけるホウ素の細胞壁以外の役割の解明を目指した。
本年度はシロイヌナズナにおけるビタミンB6欠乏に対するホウ酸の影響評価を固形培地に加えて水耕栽培で行った。ビタミンB6の新規合成経路およびsalvage経路の酵素遺伝子のT-DNA挿入株を様々なホウ酸濃度を含む液体培地で栽培したところ、複数の遺伝子の変異体において、ホウ酸添加によって成長抑制が緩和され、培地ホウ酸濃度の上昇に伴い葉の新鮮重の増加傾向が観察された。これより、水耕栽培においてもホウ酸がビタミンB6欠乏障害を緩和する現象が再現されたと考察された。さらにホウ酸による植物体のビタミンB6含量の変化を明らかにするため、HPLCによるビタミンB6定量の測定系の改善を進めた。水耕栽培で成長させた野生型株およびビタミンB6合成に関わる変異体の葉全体および分画した葉緑体からビタミンB6を抽出し、ホウ酸のビタミンB6含量に対する影響評価を進めた。本研究の結果はホウ酸が植物のビタミンB6合成・代謝やビタミンB6を必要とする過程に影響を与える可能性を示し、ホウ素が植物細胞壁以外の機能を有することを支持するものである。