2023-08-29 名古屋大学
国立大学法人東海国立大学機構 名古屋大学大学院生命農学研究科の榊原 均 教授、小嶋 美紀子 博士後期課程学生(社会人コース)、名古屋大学生物機能開発利用研究センターの保浦 徳昇 特任准教授らの研究グループは、国立研究開発法人理化学研究所 環境資源科学研究センター(CSRS)の岩瀬 哲 上級研究員、国立研究開発法人 農業・食品産業技術総合研究機構の矢野 昌裕 シニアエグゼクティブリサーチャー、国立大学法人 岡山大学 資源植物科学研究所の山本 敏央教授との共同研究で、植物成長促進ホルモンの1つサイトカイニンの新たな活性化経路を発見しました。
サイトカイニンは窒素栄養に応じた植物成長促進やイネの穂形成など、植物生産に関わる非常に重要な植物ホルモンです。これまでその生合成は細胞内で行われると考えられてきましたが、本研究で、同定したサイトカイニン活性化酵素タンパク質CPN1が葉の細胞壁空間(アポプラスト)に存在し、細胞内とは別の代謝経路により、根から輸送されてくる前駆体を活性型に変換していることを明らかにしました。また、CPN1の機能を失ったイネ変異体では、葉でのサイトカイニン情報伝達が正常に行われなくなり、穂のサイズも小さくなることが分かりました。
CPN1遺伝子の利用により、人為的にサイトカイニン作用を調節することが可能になることから、イネをはじめとした作物の収量向上への応用が期待されます。
本研究成果は、2023年8月29日(日本時間)付アメリカ科学アカデミー紀要「Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America」オンライン版に掲載されました
【ポイント】
・植物成長促進ホルモンの1つサイトカイニン注1)の新たな活性化経路を発見
・活性化酵素CPN1注2)は細胞壁空間に存在し根から輸送された前駆体注3)を活性化
・イネの穂形成などに重要な役割を果たすことから収量向上への応用が期待できる
◆詳細(プレスリリース本文)はこちら
【用語説明】
注1)サイトカイニン(cytokinin):
植物のシュートや腋芽の成長促進、葉の老化抑制、イネの穂形成などに関与する植物ホルモン。窒素栄養の供給に応答して生合成が促進される。活性の強いトランスゼアチンは主に根で合成され、リボシド前駆体の形態で道管を通じて地上部に輸送され作用する。
注2)活性化酵素CPN1:
Cytokinin/purine riboside nucleosidase1。既知のサイトカイニン活性化酵素LOGとは異なる基質(リボシド前駆体)から活性型を生み出す。
注3)前駆体:
ある化合物について、それが生成される前段階の化合物のこと。
【論文情報】
雑誌名:Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS)
論文タイトル:A cell wall-localized cytokinin/purine riboside nucleosidase is involved in apoplastic cytokinin metabolism in Oryza sativa
著者:Mikiko Kojima(本学大学院生(社会人博士後期課程, 研究当時)), Nobue Makita, Kazuki Miyata(本学大学院生), Mika Yoshino(本学大学院生), Akira Iwase, Miwa Ohashi(本学研究員(研究当時)), Alicia Surjana(本学大学院生(研究当時)), Toru Kudo, Noriko Takeda-Kamiya, Kiminori Toyooka, Akio Miyao, Hirohiko Hirochika, Tsuyu Ando, Ayahiko Shomura, Masahiro Yano, Toshio Yamamoto, Tokunori Hobo(本学教員), Hitoshi Sakakibara(本学教員)
DOI: 10.1073/pnas.2217708120
URL: https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2217708120
【研究代表者】
大学院生命農学研究科 榊原 均 教授
