青果物のエチレンの生成と作用の機構及び成熟,老化におけるエチレンの制御と利用

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13660027
• Research Institution: Shizuoka University
• Principal Investigator: 兵藤 宏 静岡大学, 農学部, 教授 (40023452)
• Keywords: ブロッコリー小花 / サツマイモ塊根 / エチレン / 老化 / 感染 / ACC合成酵素 / ACC酸化酵素 / 黒斑病菌

Research Abstract

エチレンは植物ホルモンとしてさまざまな生理作用を有する。とりわけ園芸作物の収穫後の生理に深い関わりを有する。
(1)ブロッコリー小花(花蕾)の老化におけるエチレンの生成と作用およびその制御:ブロッコリーは小花がまだ緑色のがく片に被われ,十分に緑色である未熟な段階で収穫される。ブロッコリーは収穫後,常温で急速に老化が進行し,クロロフィルが分解し,黄化する。本研究ではブロッコリーを収穫する際に茎を切断するが,その傷害が小花の老化の進行にどのような影響を与えるかを調査した。小花の老化には,小花で生成されるエチレンが深く関わっている。ブロッコリーを収穫した際に,茎の切断(傷害)組織でエチレン生成が著しく高められた。傷害により,ACC合成酵素の活性およびその遺伝子発現が促進され,ACCの生成が顕著に増大した結果によるものである。茎の上部の小枝の基部でもACC合成酵素の活性およびその遺伝子発現が起きて,ACCの生成が著しく増大した。これによりACCが小花に移動(輸送)して,そこでエチレンに転換し,そのエチレンが小花でACC酸化酵素の遺伝子発現を誘導し,ACC酸化酵素の活性を高め,エチレンの生成を促進するものと考えた。一方エチレン受容体(レセプター)遺伝子の存在と発現を調査した結果,ブロッコリーにはETR1,ERS,ETR2の3種の受容体が存在することを明らかにした。これら3種の受容体遺伝子は組織特異的に老化や傷害に伴って発現された。
(2)黒斑病菌に感染したサツマイモ塊根組織におけるエチレン生成とその機構:サツマイモ塊根は黒斑病菌に感染すると著しくエチレンを生成する。その生成経路はメチオニン-ACCを通るものではなく,新規な機構によるものと判明した。その機構の中心は不飽和脂肪酸のリポキシゲナーゼによる過酸化であると推定している。

Research Products

• [Publications] R. Wang: "Cloning and expression analysis of putative ethylene receptor genes BO-ETR1, BO-ETR2 and BO-ERS in harvested broccoli"J. Japan. Soc. Hort. Sci.. (in press). (2002)
• [Publications] M. Kato: "Wound-induced ethylene synthesis in stem tissue of harvested broccoli and its effect on senescence and ethylene synthesis in broccoli florets"Pastharvest Biol. Technol.. 24. 69-78 (2002)
• [Publications] F. Nishikawa: "Enzymatic catabolism of ascorbate in florets of harvested broccoli during senescence"J. Japan. Soc. Hort. Sci.. 70. 709-715 (2001)
• [Publications] 瓜谷郁三: "ストレスの植物生化学・分子生物学"学会出版センター. 308 (2001)