研究課題
基盤研究(C)
コーヒー植物では、プリンヌクレオチドとピリジンヌクレオチドから派生するカフェインとトリゴネリンを生成する。またマメ科植物ではトリゴネリンが生合成される。この研究では、まず二種のコーヒー種、Coffea arabicaとCoffea canephoraの果実を用い、成長と成熟の課程をステージA〜Gに区分し、各時期でカフェインとトリゴネリンの生合成を、遺伝子発現、酵素活性の変動、In situでの代謝という3つのレベルの研究により調べた。[^<14>C]アデニンからのカフェインの生合成は、ステージB〜Eでみられたが、カフェイン合成の鍵となる7-メチルキサントシンシンターゼ(CmXRS1)とカフェインシンターゼ(CCS1)の二つの遺伝子の発現はステージA〜Gで見られ、果皮よりも種子で強かった。カフェイン生合成は転写レベルでの制御が主要なものであるが、極めて若い果実(ステージA)では、カフェイン合成の遺伝子発現はあるもののプリンヌクレオチドがもっぱらエネルギー代謝や核酸合成に使われ、二次代謝へのプリンの供給が少ないためにカフェイン生合成が見られなかったと結論された。一方、NADに由来するトリゴネリンの合成は成長時期に関連なく、果皮で特に強い合成が見られた。マメ科のヤエナリやミヤコグサを用いて、NADサイクルとトリゴネリン合成の関連が調べられた。トリゴネリンは、NADの分解産物として生じたニコチン酸だけでなく、De novo経路で生じたニコチン酸モノヌクレオチドから直接合成される経路もあることが示された。また、ミヤコグサの根や根粒にはトリゴネリンを分解する経路もあることが示唆された。しかし、トリゴネリンが窒素の貯蔵物質であるとの明解な結果は得られず、トリゴネリンの合成は根などの成長阻害を引き起こすニコチンアミドやニコチン酸の解毒反応であることが主な役割であることが示唆された。
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