| 研究課題/領域番号 |
21K05567
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| 研究機関 | 石川県立大学 |
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研究代表者 |
福岡 信之 石川県立大学, 生物資源環境学部, 教授 (30502637)
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| 研究分担者 |
濱田 達朗 石川県立大学, 生物資源環境学部, 准教授 (50310496)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| キーワード | 内部褐変 / 高温ストレス / 酸化ストレス / 最終糖化産物 |
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| 研究実績の概要 |
ダイコンは冷涼性の作物で、夏期の高温期に栽培するとしばしば根身内部が淡褐色から黒褐色を呈する生理障害「内部褐変症」が発生し、その品質が大幅に低下する。本年度は、この生理障害の発生機構を明らかにするため、高温ストレスによって起こるダイコンの内部褐変症が生体メイラード反応の亢進やこれに伴う酸化ストレスの増大に起因するかを、高温ストレス強度の異なる材料を用いて主として免疫組織化学的観察と糖代謝関連遺伝子の発現解析の観点から検討した。その結果、高温ストレスによって内部褐変症の発生が助長された根部では、Methylglyoxal、3-Deoxyglucosone imidazoloneなどの多種のAEGsが集積し、メイラード反応が亢進していることがわかった。また、これと連動してHexanoyl-lysine、Acrolein、Dityrosineの根部組織への集積度も高まり、酸化ストレス反応も亢進していることも明らかとなった。メイラード反応は還元糖を起点とすることが知られているので、還元糖濃度やそれに関連する遺伝子の発現解析を行ったが、これらの挙動とメイラード反応の亢進との間には一定の関係は認められなかった。メイラード反応の中間代謝産物である反応性の高いカルボニル化合物は、不飽和脂肪酸の過酸化の過程からも派生するので、今後は本実験で得られた材料を用いて、脂肪酸の組成や不飽和脂肪酸からカルボニル化合物に至る反応系に関与する酵素（リパーゼ、LOXなど）遺伝子の発現解析を行う予定である。また、本年度は酸化ストレスの原因となる活性酸素種の発生の場について、特にNADPH依存性ROSバーストとミトコンドリア電子伝達系に着目して遺伝学的に検討した。その結果、高温ストレスによって内部褐変症の発生が助長された根部ではNADPH依存性ROSバースト関連遺伝子が上方制御されることが明らかとなった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
当初の計画どおり、高温ストレス強度の異なる材料を用いた実験では、内部褐変症が生体メイラード反応の亢進やこれに伴う酸化ストレスの増大に起因する可能性が示唆できた。生体メイラード反応の亢進と糖代謝との間に一定の関係は見いだせなかったが、メイラード反応の中間代謝産物が不飽和脂肪酸の過酸化に由来する可能性を新たに提示することができた。
今後は、不飽和脂肪酸の過酸化に関する分析も追加実施することで、本研究の目的である「ダイコンの内部褐変症の発生機構の解明」が達成できると考える。
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| 今後の研究の推進方策 |
研究実績の概要で触れた高温ストレス強度の異なる材料を用いて、脂肪酸の組成や不飽和脂肪酸からカルボニル化合物に至る反応系に関与する酵素（リパーゼ、LOXなど）遺伝子の発現解析を行う。
高温遭遇時のバイオマスの差がダイコン内部褐変症におよぼす影響をみるため、生育の様々な段階で密植から疎植とする区を設け、生育後半にバイオマスが異なるダイコンを作出して高温に遭遇させ、高温遭遇時のバイオマスの差が内部褐変症の発生におよぼす影響を明らかにする。得られた材料について、高温ストレス強度の実験と同様の分析（メイラード反応や酸化ストレス反応の抗原抗体反応、糖、ROSバースト、不飽和脂肪酸関連遺伝子等の発現解析など）を実施する。
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