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

2003 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 / 老化 / サツマイモ塊根 / 黒斑病菌 / 感染組織 / エチレン / 生合成機構 / 生理作用

Research Abstract

エチレンは植物ホルモンとして植物の生長,発育,分化,老化の過程で重要な役割を有する。とりわけ園芸作物の収穫後の生理において,老化や成熟機構に深い関わりを有する。一方植物組織は傷害や微生物の感染による病害などのストレスにより顕著にエチレンを生成する。(1)ブロッコリー小花(花蕾)の老化におけるエチレン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,緑色の未熟な段階で収穫される。ブロッコリーの小花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。高濃度に存在するアスコルビン酸も急激に減少する。ブロッコリーは収穫に際して,茎から切り離し,葉も除去して流通している。これにより植物体から供給される,水,ホルモン,糖,アミノ酸などの栄養成分,生理活性物質の転流を断つことになり,小花の代謝は著しく変動する。このことが,茎を切断するという傷害の影響と共に小花のエチレン生成を促進し,老化を促進する原因として作用していることが考えられる。エチレン生成の制御にはACC酸化酵素,ACC合成酵素の活性,遺伝子発現の制御が重要であった。(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急速にエチレンを生成する。その生成経路は高等植物に普遍的に見られるメチオニン-ACC経路ではなく,新規な合成機構を有することを明らかにした。すなわち,感染により宿主原形質膜のリン脂質よりホスホリパーゼA_2により遊離したリノレン酸が,リポキシゲナーゼにより過酸化を受け,その分解物であるエチルラジカルが二価の銅イオンの酸化によりエチレンに転換するものと推定した。感染組織で生成されるエチレンは酵素の活性誘導,ポリフェノールの合成促進などを通して,罹病組織における代謝の活性化に寄与しているものと考えられる。

Research Products

• [Publications] 兵藤 宏 他2名: "エチレンの新規生合成経路による生成とその生理"植物の生長調節. 38・2. 255-260 (2003)
• [Publications] Hyodo, H., et al.: "Ethylene biosynthesis in sweet potato root tissue induced by infection with black rot fungus (Ceratocystis fimbriata)"Bot.Bull.Acad.Sin.. 44・3. 179-186 (2003)
• [Publications] Nishikawa, F., et al.: "Ascorbate metabolism in harvested broccoli"J.Exp.Bot.. 54・392. 2439-2448 (2003)
• [Publications] Nishikawa, F., et al.: "Two ascorbate peroxidases from broccoli : identification, expression and characterization of their recombinant proteins"Postharvest Biol.Technol.. 27. 147-156 (2003)
• [Publications] Hyodo, H., et al.: "Biology and Biotechnology of the Plant Hormone Ethylene III"IOS Press. 471 (2003)