Elucidation of the roles of hydrogen sulfide, reactive oxygen species, and ethylene in anthocyanin accumulation in lettuce plants

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K06329
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 41040:Agricultural environmental engineering and agricultural information engineering-related
• Research Institution: Kindai University
• Principal Investigator: Masaru Sakamoto 近畿大学, 生物理工学部, 講師 (90446378)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 硫化水素 / アントシアニン / 栄養欠乏 / エチレン / 活性酸素種

Outline of Final Research Achievements

To clarify the role of hydrogen sulfide in plant signaling, we investigated the effect of hydrogen sulfide treatment on anthocyanin accumulation in lettuce. First, we investigated the treatment method of hydrogen sulfide, and found that treatment of hydroponically grown lettuce with the nutrient solution caused anthocyanin accumulation in the leaves. Next, we examined for more efficient conditions and found that anthocyanin accumulation increased under nutrient-deficient conditions. Next, co-treatment with the ethylene precursor ACC or hydrogen peroxide enhanced hydrogen sulfide-induced anthocyanin accumulation. This suggests that ethylene and reactive oxygen species are involved in the anthocyanin accumulation induced by hydrogen sulfide.

Free Research Field

植物生理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、レタスのアントシアニン蓄積が硫化水素により誘導されることを明らかにした。また、この硫化水素誘導性アントシアニン蓄積現象に活性酸素種とエチレンが関与することが示唆された。これらの結果から、植物における硫化水素を含めた複合的シグナルの一端を明らかになったと考えられる。本成果は、学術的な知見として重要であるほか、硫化水素を用いた高付加価値作物栽培法の開発などへの応用が期待できる。たとえば、硫化水素の性質を利用したアントシアニンなどを多く含む付加価値の高い作物栽培技術や、ポストハーベスト技術、ストレス耐性作物作出など、広く農業分野に普及できる技術にもなりうると考えられる。