2023-07-20 九州⼤学
ポイント
- グルコシノレートの分解が⽌まることが植物体に与える影響は不明
- 体内のグルコシノレート分布が変化し、茎の成⻑に伴って葉から種⼦へのグルコシノレート輸送が⼤きく促進されることを発⾒
- 可⾷部中のグルコシノレート量を調節する技術への応⽤に期待
植物が硫⻩の少ない環境におかれると、機能性含硫代謝物グルコシノレートの量が減少し、⽣育に必須な他の含硫代謝物の合成へと再利⽤されます。硫⻩は動植物の⽣存になくてはならない元素です。植物は硫⻩を硫酸イオンとして取り込み、アミノ酸やタンパク質など、⼈間にとって有⽤な化合物を合成しています。アブラナ科植物が作るグルコシノレートは、病害⾍を寄せつけない働きをするとともに、発ガンを予防します。グルコシノレートは硫⻩の貯蔵にも働きますが、成熟植物におけるグルコシノレート分布にその分解がどのような意味を持つのかは分かっていませんでした。
グルコシノレートの分解はミロシナーゼという酵素によって触媒され、硫⻩が不⾜した時に働くミロシナーゼがBGLU28, BGLU30 です。九州⼤学⼤学院農学研究院の張柳⽒、丸⼭明⼦准教授らの研究グループは、佐賀⼤学、コペンハーゲン⼤学と共同で、BGLU28, BGLU30 を⽋損させると、植物の⽣⻑が抑制され、植物体内のグルコシノレートの分布が変化することを明らかにしました。
研究グループは、硫⻩が不⾜した時のグルコシノレート分解に働くBGLU28、BGLU30 を⽋損させた植物では、硫⻩が不⾜した時の葉や種⼦でのグルコシノレート組成や量が変化することを⾒出しました。茎が伸びる前の植物では葉のグルコシノレートが増えますが、茎が伸び始めると種⼦へと輸送されるため、むしろ葉のグルコシノレートが減ります。環境条件に応じて代謝物の分布を変化させる仕組み、有⽤化合物の蓄積量調節に関する新しい発⾒です。
アブラナ科野菜には、⽩菜やキャベツ、⼩松菜、ブロッコリなど多くの種類があり、⾷べる病気予防が期待されています。この成果を作物中のグルコシノレート量を調節する技術に⽣かしたいと考えています。
本研究成果は、2023 年7 ⽉19 ⽇(⽔)に国際学術雑誌「Plant and Cell Physiology」にオンライン掲載されました。本研究は特別研究員奨励費JP21J21218、科学研究費補助⾦JP17H03785、JP22H02229、JP22H05573、飯島藤⼗郎記念⾷品科学振興財団研究助成、Novo Nordisk Fonden, NNF20OC0065026の⽀援を受けて⾏われたものです。
BGLU28, 30 の⽋損が植物体内のグルコシノレート蓄積に及ぼす影響 硫⻩⽋乏の時BGLU28/30 は様々な器官でのグルコシノレート(GSL) 分解に働 く。BGLU28/30 の⽋損は硫⻩⽋乏時の種⼦へGSL の輸送を促進する。
研究者からひとこと
グルコシノレート分解の抑制が硫⻩不⾜下におかれた植物体内のグルコシノレ
ート輸送に影響を与える事を発⾒しました。植物は、環境の変化に応じて機能性代謝物の分布を最適化し
ており、私たちの想像を超える精巧な調節機構を持っていると感じました。(張柳⽒)
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論文情報
掲載誌: Plant and Cell Physiology
タイトル: Glucosinolate catabolism maintains glucosinolate profiles and transport in sulfur-starved Arabidopsis
著者名: Liu Zhang, Ryota Kawaguchi, Takuo Enomoto, Sho Nishida, Meike Burow, and Akiko Maruyama-Nakashita
D O I : 10.1093/pcp/pcad075
研究に関するお問い合わせ先
農学研究院 丸⼭ 明⼦ 准教授
