2020 Fiscal Year Annual Research Report
Genetic and physiological analysis of sulfur uptake by traditional Japanese Brassicaceae vegetables
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18K05508
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| Research Institution | Nihon University |
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Principal Investigator |
伊藤・山谷 紘子 日本大学, 生物資源科学部, 講師 (80648684)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 硫黄代謝 / 伝統野菜 / アブラナ科植物 / 硫酸イオントランスポーター |
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| Outline of Annual Research Achievements |
イオウは植物の多量必須元素の一つであり、植物の含硫化合物はヒトの健康への機能性を有するものがある。これら機能性含硫化合物を多量に含む植物を作出するためには、植物のイオウ吸収機構および代謝機構を解明することが重要である。そのためには、元来イオウ含有量が多く、機能性の高い植物（作物）を選抜して、代謝や遺伝子発現などを比較生理学的に調べる必要がある。そこで本研究では、イオウ高含有作物である可能性の高いアブラナ科の伝統野菜を供試作物として選び、根域イオウ濃度が生育、イオウ含量、イオウ吸収に関与する遺伝子の発現量に与える影響を調べ、イオウ代謝機構解明の基礎的知見を得ることを目指した。
まず、日本全国から集めたアブラナ科伝統野菜48種を、本葉2枚までイオウ濃度0.1 mMで生育させた後、イオウ濃度0（イオウ欠除）、0.2（対照区）、0.4、0.8 mMの水耕液に移植し、本葉10枚まで栽培した。その植物体を調査した結果、通常の植物ではイオウ含有率が0.3％程度であるのに対し、供試したアブラナ科伝統野菜の中には１％を超える硫黄含有率を示す品種も存在しており、水耕液イオウ濃度に比例して植物体内にイオウを蓄積する品種の選抜に成功した。さらに、イオウ含有量と地上部乾物重との間に高い正の相関が存在し、イオウ含有量がアブラナ科植物の生育に与える影響は著しく大きいことも示された。さらに、根域イオウ濃度への生育や吸収への応答には品種間差が存在し、これらのイオウに対する応答の品種間差は硫酸イオントランスポーター遺伝子発現量だけでは説明できないことも示された。また、モデル植物シロイヌナズナの根域硫黄濃度に対する遺伝子発現パターンとは異なる伝統野菜を発見し、品種により独自の代謝制御が存在していることを明らかにした。本研究結果はSoil Science and Plant Nutritionに掲載された。
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