根の重力屈性におけるオーキシンの可逆的代謝反応とカルシウムイオンの役割

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12640626
• Research Institution: Yamagata University
• Principal Investigator: 鈴木 隆 山形大学, 教育学部, 教授 (70134145)
• Keywords: インドール酢酸 / オーキシン / カルシウムイオン / 細胞壁 / 重力屈性 / 信号伝達系 / 根

Research Abstract

根の重力屈性の発現に,根冠アポプラストにおける遊離型Ca^<+2>が何らかの役割を担っていることが報告されてから久しいが,まだ,その役割については明らかにされていない。我々は,トウモロコシ種子根を材料として,重力の信号伝達系におけるCa^<+2>の役割を解析し,根冠アポプラストの遊離型Ca^<+2>が,根冠から伸長域への組織間シグナル分子の候補としているインドール酢酸(IAA)の細胞壁における代謝(結合型IAAから遊離型IAAへの変換)に関わっている仮説を提案した。本研究は,この仮説を検証することが目的である。
トウモロコシ種子根の0-1mm根端切片によるin vivo系及び0-1mm切片から分画した細胞壁標本によるin vitro系で実験を行った。0-1mm切片をCa^<+2>キレート剤のEGTAで処理した場合,細胞壁結合型IAAの含量は,EGTA処理区>非処理区であった。また,切片をEGTA処理後,10^<-6>M IAAだけ,あるいは10^<-6>M IAAと同時に10mM CaCl_2で処理した場合,結合型IAA含量は,非CaCl_2処理区>処理区であった。この結果は,細胞壁中の結合型IAA含量がCa^<+2>に制御されている,つまりCa^<+2>は結合型IAAからIAAを解離し可動性の非結合型(遊離型)IAAにする反応に関与していることを示している。そこで,より直接的にCa^<+2>の役割を調べるために細胞壁標本をEGTAあるいはCaCl_2で処理したところ,結合型IAA含量は,CaCl_2処理区>非処理区≧EGTA処理区であった。一方,遊離型IAA含量は,非処理区≧EGTA処理区>CaCl_2処理区であった。これら結果は,in vitroではin vivoとは逆に,Ca^<+2>はIAAを細胞壁に結合する作用を持っていることを示している。本研究で,細胞壁におけるIAAの動態にCa^<+2>が関わっていることを明らかにしたが,in vivoとin vitroではCa^<+2>の作用が相反する結果を得た。現在,この逆方向の作用を明らかにすべく研究を行っている。

Research Products

• [Publications] Takashi Suzuki: "Effects of Calcium on the Reversible Reaction between Bound IAA and Free IAA in Signaling Process of Gravity"Journal of Plant Research. Vol.114Sup.. 174 (2001)
• [Publications] Takashi Suzuki: "Auxin and Calcium in Root Gravitropism"Proceedings of the 6th Symposium of the International Society of Root Research. 30-31 (2001)
• [Publications] 鈴木 隆: "重力屈性:山村庄亮・長谷川宏司編「植物の運動の仕組み」"大学教育出版(印刷中). (2002)