植物の乾燥応答におけるアブシジン酸の生合成と移動の分子・細胞機構

2005 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16370026
• 研究機関: 首都大学東京
• 研究代表者: 小柴 共一 首都大学東京, 都市教養学部・理工学系, 教授 (80117704)
• 研究分担者: 岡本 龍史 首都大学東京, 都市教養学部, 准教授 (50285095) ; 瀬尾 光範 独立行政法人理化学研究所, 生殖制御研究グループ, 基礎科学特別研究員
• キーワード: アブシジン酸 / 生合成 / (長距離)輸送 / 乾燥応答 / シロイヌナズナ / 維管束

研究概要

植物ホルモン、アブシジン酸(ABA)は植物の生活環における様々な局面で重要な役割を果たしており、特に、種子の成熟や休眠の維持、乾燥や低温などの環境ストレス応答において中心的に機能することが知られている。この数年間で、ABA前駆体やABA生合成経路の各段階に関与する分子が特定され、ABA生合成経路は明らかとなってきた。本研究では、主に乾燥によって急速に増加するABA生合成に注目し、シロイヌナズナを実験材料として用い以下の研究を進めた。
(1)乾燥処理によって増加するABAがどこで増えるのかを根と地上部(ロゼット葉)で比較するとともに、乾燥刺激の受容部位について検討を加えた。(報告集、第1部)
(2)ABA欠損変異体の一つaba2の原因遺伝子(AtABA2)の特定に続きその植物体内における分布に関する詳細な観察を行った。(報告集、第2部)
(3)ABA生合成に関与するAtNCED3,AtABA2,AAO3の3つの酵素が乾燥応答時にどの組織で発現し、ABAがどこで合成されているかについて主にそれぞれに特異的な抗体を用いた組織化学的方法で調べた。(報告集、第3部)
その結果、乾燥処理によるABAの急速な増加は、その乾燥刺激の受容とともに葉で起こり、葉に蓄積したABAの一部が根に移動すること、AtNCED3,AtABA2,AAO3の3つの酵素の主要な発現部位が、葉脈を中心とした維管束柔組織であることが明らかになった。これらの結果は、維管束の導管、もしくは篩管で生じた水ポテンシャルの変化を、維管束柔組織の細胞が感知し、その細胞内で急速なABA合成が引き起こされる可能性を強く示唆するものであり、植物における乾燥ストレス応答とABA生合成の関与についての分子レベルでの詳細な機構の解明に大きく貢献するものである。

研究成果

• [雑誌論文] CYP707A3, a major ABA 8'-hydroxylase involved in dehydration and rehydration response in Arabidopsis thaliana. (2006)
  • 著者名/発表者名: Umezawa, T., Okamoto, M., Kushiro, T., Nambara, E., Oono, Y., Seki, M., Kobayashi, M., Koshiba, T., Kamiya, Y., Shinozaki, K.
  • 雑誌名: Plant Journal (印刷中)
• [雑誌論文] Abscisic acid and stress treatment are essential for the acquisition of embryogenic competence by carrot somatic cells. (2006)
  • 著者名/発表者名: Kikuchi, A., Sanuki, N., Higashi, K., Koshiba, T., Kamada, H.
  • 雑誌名: Planta (印刷中)
• [雑誌論文] Functional analysis of Arabidopsis NCED6 and NCED9 genes indicates that ABA synthesised in the endosperm is involved in the induction of seed dormancy. (2006)
  • 著者名/発表者名: Lefebvre, V., North, H., Frey, A., Sotta, B., Seo, M., Okamoto, M., Nambara, E., Mariion-Poll, A.
  • 雑誌名: Plant Journal 45 ページ: 309-319
• [雑誌論文] オーキシン、アブシジン酸生合成の分子生物学的研究(学会賞(受賞業績)) (2006)
  • 著者名/発表者名: 小柴共一
  • 雑誌名: 植物の生長調節 (印刷中)
• [雑誌論文] Possible involvement of abscisic acid in the induction of secondary somatic embryogenesis on seed coat-derived carrot somatic embryos. (2005)
  • 著者名/発表者名: Ogata, Y., Iizuka, M., Nakayama, D., Ikeda, M., Kamada, H., Koshiba, T.
  • 雑誌名: Planta 221 ページ: 417-423
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Aldehyde oxidase (AO) in the root nodules of Lupinus albus and Medicago truncatula : Identification of AO in meristematic and infection zones. (2005)
  • 著者名/発表者名: Fedorova, E., Redondo, F.J., Koshiba, T., Pueyo, J.J., de Felipe, M.R., Lucas, M.M.
  • 雑誌名: Mol.Plant Microbe Interact. 18 ページ: 405-413
• [雑誌論文] Genome-wide profiling of stored mRNA in Arabidopsis thaliana seed germination : epigenetic and genetic regulation of transcription in seed. (2005)
  • 著者名/発表者名: Nakabayashi, K., Okamoto, M., Koshiba, T., Kamiya, Y., Nambara, E.
  • 雑誌名: Plant Journal 41 ページ: 697-709
• [雑誌論文] Cold acclimation in bryophytes : Low temperature-induced freezing tolerance accompanied by increases in expression of stress-related genes but not those in endogenous abscisic acid. (2005)
  • 著者名/発表者名: Minami, A., Nagao, M., Ikegami, K., Koshiba, T., Arakawa, K., Fujikawa, S., Takezawa, D.
  • 雑誌名: Planta 220 ページ: 414-423
• [図書] 植物ホルモンの分子細胞生物学 (2006)
  • 著者名/発表者名: 小柴共一, 神谷勇治
  • 出版者: 講談社(印刷中)
• [図書] 植物ホルモンの分子細胞生物学(小柴共一・神谷勇治/編) (2006)
  • 著者名/発表者名: 小柴共一(分担)
  • 出版者: 講談社(印刷中)
• [産業財産権] ストレス応答性遺伝子が導入された形質転換植物 (2006)
  • 発明者名: 小柴 共一, 寺川 輝彦, 長谷川 久和, 小松 節子, 岡本 龍史, 古川 聡子, 島谷 健太郎
  • 権利者名: 首都大学東京, 独法農業生物資源研, 北興化学(株)
  • 産業財産権番号: 国内特願2006-018661号
  • 出願年月日: 2006-01-27