2022 Fiscal Year Annual Research Report
Mechanism underlying the damage to plants induced by boron deficiency
| Project/Area Number |
20K05767
|
|---|
| Research Institution | Kyoto University |
|---|
Principal Investigator |
小林 優 京都大学, 農学研究科, 准教授 (60281101)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
|
| Keywords | 植物 / ホウ素欠乏 / 栄養ストレス / 細胞壁 / ペクチン / ペルオキシダーゼ / 活性酸素分子種 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
ホウ素（B）は植物の必須元素の中でも欠乏の発生事例が多い元素である。Bはホウ酸エステルの形で細胞壁多糖ペクチンを架橋し、細胞壁を安定化する。したがってB欠乏障害は細胞壁の構造不安定化に起因すると推定されるが、具体的な機作は殆ど未解明である。そこで本研究では植物のB欠乏応答を詳細に解析した。
シロイヌナズナの培地からBを除くと1時間以内に根端伸長領域で細胞死が発生する。この急速な応答は、新たに合成されたペクチンがBで架橋されず細胞壁の強度が低下すること、またそれに起因する細胞の変形がカルシウム流入や活性酸素分子種（ROS）の過剰生成を誘導することによると推定し、その検証を行なった。前年度までに、培地Bの除去が実際に根端細胞壁の強度を低下させることを実証した。本年度は更に、根端細胞壁の強度低下は処理後30分で既に生じていること、ROSの生成蓄積を抑制しても観察されることを明らかにし、細胞壁の強度低下が急速なB欠乏応答の起点とする仮説の妥当性を確認した。またB欠除処理のROS蓄積について、ペルオキシダーゼ（PER）によるスーパーオキシド生成の関与を前年度に引き続き検証し、B欠除処理で実際にPER活性が亢進することを酵素活性測定および活性染色解析により確認した。また活性染色解析で検出されたバンドに含まれる蛋白質を質量分析に供し、数種類の細胞壁PERを応答に関与するPER候補として同定した。ペクチン内部のB結合部位の構造変異株についても解析を行なった。この変異株では根端および黄化胚軸の細胞壁強度が低下していることを前年度までに示した。本年度はこの変異株の表現型解析を進め、子葉および黄化胚軸で細胞接着が低下していることを見出した。一方で本葉における細胞接着には明確な影響が見られなかったことから、Bによるペクチン架橋は細胞接着に重要だが、その寄与は組織により異なることが示唆された。
|
