2021 Fiscal Year Annual Research Report
Elucidation of the mechanism of phototropism and gravitropism of higher plants
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19K22268
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
繁森 英幸 筑波大学, 生命環境系, 教授 (70202108)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
平 修 福島大学, 食農学類, 教授 (30416672)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2022-03-31
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| Keywords | 光屈性 / 重力屈性 / 屈性制御物質 / Raphanusanin / Erucin / Bruinsma-Hasegawa説 / MSイメージング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
植物の光［重力］屈性メカニズムはこれまで、光［重力］刺激によってオーキシンの偏差分布によって屈曲が生じるとするCholodny-Went説で説明されてきた。一方で、光側［上側］組織で生成される成長抑制物質が光屈性に寄与するとしたBruinsma-Hasegawa説が新たに提唱されている。すでに、光［重力］屈性制御物質としてダイコンから4-Methylthio-3-butenyl isothiocyanate（MTBI）およびRaphanusaninを見出している。そこで本研究では、これらの屈性制御物質によるダイコンの屈性メカニズムを分子レベルで解明することを目的とした。
MTBIおよびRaphanusaninの類縁体を合成し、片側投与試験、Section test、蛍光顕微鏡を用いたリグニンの定性の評価を行った。その結果、MTBIの活性発現にはイソチオシアネート構造が重要であり、細胞壁の剛直化を誘導することで成長抑制が引き起こされることを見出した。一方で、Raphanusaninの活性発現にはSMe基のS原子やその根元の共役二重結合が重要であり、オーキシンによる細胞伸長を阻害することで屈曲を誘導していることを明らかにした。また、ダイコン野生株（品種：西町理想）および変異株（品種：悠白）について、光［重力］刺激による化合物の内生量変化を調べた結果、Erucinが顕著に変動していることが見出された。そこで、MSイメージングを用いた局在観察の結果、光刺激においてMTBIの偏差分布は野生株では観察されたが変異株において観察されず、Erucinの偏差分布は野生株では観察されなかったが変異株において観察された。したがって、これらの屈性制御物質による成長抑制が屈曲の引き金になると考えられた。この結果はBruinsma-Hasegawa説を支持する結果であり、学術的にも大きな意義がある。
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Research Products
(1 results)
