紫外線ストレスと光修復の組合せによる植物の生育および二次代謝物質生合成の促進

2021 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20H03105
• Research Institution: Chiba University
• Principal Investigator: 彦坂 晶子 千葉大学, 大学院園芸学研究院, 准教授 (50345188)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 吉田 英生 千葉大学, 大学院園芸学研究院, 助教 (40729852) ; 加川 夏子 千葉大学, 環境健康フィールド科学センター, 講師 (60467686)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: シクロブタン型ピリミジン二量体（CPD） / コマツナ / スイカズラ / 紫外線（UV) / フラボノイド / 植物工場 / 光修復 / 抗酸化成分

Outline of Annual Research Achievements

今年度は、機能性成分含有量が比較的高いコマツナに加え、多様な二次代謝物質を葉および花蕾に含有する薬用植物スイカズラについて、UV-B（波長域280～315 nm）照射後の葉内に蓄積するシクロブタン型ピリミジン二量体（CPD）を調査した。既往研究において、UV-B照射は様々な薬用植物の薬用成分を高濃度化することが知られている。しかし、薬用植物において、UV-B照射がDNAの複製や転写を阻害するCPDへの影響について報告した例はない。本年度は、人工環境下でつる性のスイカズラを栽培パネルに水平に誘引し、葉位による影響を排除しどの葉位にも同じUV放射束になるように3～5日間の照射を行った。
結果、スイカズラでは、コマツナの試験の2倍程度のUV放射束を照射した場合でも、コマツナのような葉の損傷や障害はみられず、葉内のCPDの蓄積量もコマツナに比べて少なかった。これは葉内に豊富に含まれる多様な抗酸化物質（フラボノイドなど）が葉内に入るUVを吸収した可能性が考えられた。
コマツナにおいて、短期間のUV-B照射によるCPDの蓄積と青色光によるCPD修復の関係を調査した。具体的には、主光源の青色光照射によってUVを吸収する抗酸化成分が葉に蓄積する前（3日以内）に、主光源を赤色光とした試験区との比較を行った。結果、両区の抗酸化成分が同程度の場合、主光源を赤色光にした区よりも、青色光とした区でCPD量が小だった。よって、青色光下でのCPD蓄積量の軽減には、青色光による抗酸化成分の蓄積よりも、光修復による影響が大と考えられた。

Current Status of Research Progress

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

Reason

チップなどのプラスチック類やグローブ類、CPD検出用のELISAキットなど、コロナの影響で、輸入量が減少したり遅延することがあった。そのため、研究期間の延長を申請し、概ね計画通りの研究を実施することができた。

Strategy for Future Research Activity

次年度は、蓄積したCPDを修復するメカニズムについて、コマツナを材料として、光修復および暗修復についての研究を行う。また、CPD修復に必要な青色光の割合や絶対量について研究を行う。