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2015 年度 実績報告書

高等植物におけるファイトアレキシン産生のもう一つの意義

研究課題

研究課題/領域番号 24658106
研究機関筑波大学

研究代表者

山田 小須弥  筑波大学, 生命環境系, 准教授 (70292521)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2016-03-31
キーワード光屈性 / オーキシン / 光誘導性成長抑制物質 / ファイトアレキシン / 光屈性制御物質 / クロストーク
研究実績の概要

植物の環境応答反応の代表例に光屈性がある。近年の研究から光屈性はオーキシンだけでなく光側組織で生成した成長抑制物質の関与も示唆されてきた。その後、様々な実験植物から当該物質が単離・同定された。興味深いことにそれらの多くは各植物固有のファイトアレキシンであった。さらに、この物質の生理作用として、オーキシン活性の抑制、ならびにリグニンの蓄積をともなう細胞壁の一時的な硬直化であることが明らかになった。これらの知見を基に、本研究では植物の生体防御機構の一つであるファイトアレキシン産生が、光屈性という別の生物機能にも利用されている可能性を解明するために、1)光誘導性成長抑制物質(以下、光屈性制御物質と呼ぶ)の細胞伸長抑制メカニズムの解明、2)光屈性反応とファイトアレキシン産生との関連性を示す手ががりを得るための生理化学的分析、を中心に検討を行った。
成長抑制メカニズムについて、トウモロコシの光屈性制御物質ならびにファイトアレキシンとして知られるBx化合物を中心に研究を行い、Bx化合物がオーキシン誘導性遺伝子(ZmSAUR1およびSAUR2)の転写レベルの発現を抑制することを見出した。さらに、光屈性刺激により増加したBx化合物と細胞壁の硬直化との関連性を、過酸化水素の蓄積ならびにリグニンの蓄積を調べることで証明した。次に、光屈性反応と生体防御応答反応とのクロストークを検討するために、光屈性刺激(一方向からの青色光照射)を加えたシロイヌナズナ芽生えと無処理芽生えとの代謝物の内生量の比較をLC-MS分析により行った。この結果から、光屈性刺激によって内生量変化を示した二次代謝物の多くは植物の生体防御反応で内生量変化が予想されていたものであった。これらの結果は、光屈性刺激の初期応答反応は生体防御応答反応と関連しているという当初の予想を強く支持するものとなった。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (1件) 学会発表 (4件)

  • [国際共同研究] コーネル大学(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      コーネル大学
  • [雑誌論文] 植物二次代謝産物の多面的な生物活性 ~ベンゾキサジノイドの生理機能と生物活性~2015

    • 著者名/発表者名
      山田小須弥
    • 雑誌名

      化学と生物

      巻: 53 ページ: 648-650

  • [学会発表] トウモロコシ芽生えの重力屈性に関わる生理活性物質の機能解明2016

    • 著者名/発表者名
      繁森英幸、須藤恵美、牧野 讓、長谷川剛、山田小須弥、長谷川宏司
    • 学会等名
      日本農芸化学会2016年度大会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター(北海道・札幌)
    • 年月日
      2016-03-27
  • [学会発表] ベンゾキサジノイドによるトウモロコシの重力屈性メカニズムの解明2015

    • 著者名/発表者名
      須藤恵美、牧野 譲、長谷川剛、山田小須弥、長谷川宏司、繁森英幸
    • 学会等名
      植物化学調節学会第50回大会
    • 発表場所
      東京大学弥生講堂(東京都・文京区)
    • 年月日
      2015-11-24
  • [学会発表] 植物の屈性現象に関わる生理活性物質の機能解明2015

    • 著者名/発表者名
      繁森英幸、渡邉諒子、須藤恵美、山添紗有美、成澤多恵子、堀之内妙子、渡邉秀典、長谷川剛、山田小須弥、長谷川宏司
    • 学会等名
      第57回天然有機化合物討論会
    • 発表場所
      神奈川県民ホール(神奈川県・横浜)
    • 年月日
      2015-09-09
  • [学会発表] ゴマ(Sesamum indicum)芽生えの光屈性メカニズムの解明2015

    • 著者名/発表者名
      萩原美里、高瀬 涼、山田小須弥、繁森英幸
    • 学会等名
      新規素材探索研究会第14回セミナー
    • 発表場所
      新横浜フジビューホテル(神奈川県・横浜)
    • 年月日
      2015-06-05

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公開日: 2017-01-06   更新日: 2022-01-27  

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