サイ イ ン輸送 植物成長促進制御
新た し を発見
名古屋大 学大学 院生 農学研 究科 研究科 長：川 一人 榊 原 均 さ
ひ し 教授 大薄 麻未 す あさ 研究員 現 ン 大学研究員 理 学研究所 理研 環境資源科学研究 ンター ンター長：篠崎 一雄 生産機能研究グ
ープ 木羽 隆敏 た し 研究員 研究グ ープ 植物 モン サイ イ ン輸送 成長促進をコン ー す 新た し を発見し した
植物 外 環境 変 応答し 個体 し 調 和 た成長 を続け こ 安 定した生 産性を 維持す た 非常 要 す そ た 植物 根や 葉 離 た器 官間 成長バ ン を調節 す し を備 え い す 植物成 長 促 進制御 関わ サイ イ ン 根 地 部間 情報伝 遉 関わ 情 報分子 し 要 役割を担
い す こ 根 地 部 サイ イ ン 移動 す 前駆体 状態
遈管内を輸送さ 作用す 場所 活性型 変換さ 働 考え した
本研究 遈 管内を 輸送さ サ イ イ ン 前駆 体 活 性型 種類 輸 送 形態 あ こ 地 部 成長 制御 い 異 役 割を担 い こ を明
し した 具体的 活性型 輸送 主 葉面積 制御 関わ 対し 前駆体 輸送 葉形成 速さ 制御 行 い こ を明 し した さ 根圏 窒素栄 養環境 輸送比 率 変 わ こ 見 出し し た 本 研究 成果 窒素栄養 外 環境 変 地 部 成長促 進を 巧 調 節す し を明 した 肥料投 与を抑 えた条 件 収 減 い う 環境 強い 作物生産 技術開発 応用展開 期待さ す
こ 研究成果 成 「 重 】月「4日付 日本時間】月 「5日午前0時 英国科学雑誌 ３a下つre ５lan下上 ン イン版 掲載さ した
イン
サイ カイ ン 根 地 部 輸送 前駆体 活性型 両方 輸送さ
活性型 主 葉面積 制御 関わ 対 前駆体 輸送 葉形成 さ 制御 関わ 窒素肥料投 抑え 作物生産性向 応用展開 期待
研究背景 内容
動 物 胚 発 生 段 階 器 官 肢 体 形 成 起 構 成 決 定 さ 形 一 生 間 変 わ あ せ 一 方 植 物 胚 発 生 後 体 う 幹 細 胞 含 未 分 化 細 胞 群 環 境 変 化 応 答
一生 通 新 器官 形成 続 同 遺伝型 持 植物個体 あ 生育
環境 最終的 形態 葉 枚数 大 さ 草丈 根 張 具合 大 異
植 物 器 官 形 成 各 場 所 無 秩 序 起 い わ 植 物 形 態 生 育 環 境 最 適 化
根 葉 離 器官間 情報 取 あ 器官 成長 促進 別 器官 成長
抑 制 個 体 バ ン 調 節 い 調 節 機 構 植 物 大 変 動
環 境 条 件 中 安 定 成 長 維 持 器 官 間 情 報 取 様 々 情 報
分子 関わ い 中 サイ カイ ン 呼 植物 ン
サ イ カイ ン 細 胞 分 裂 活 性 化 因 子 発 見 さ ン 地 部 成 長 促 進 葉 老 化 抑 制 器 官 間 窒 素 栄 養 情 報 伝 イ 粒 数 増 多 様 作 用 持 明
さ 器 官 間 情 報 伝 根 地 部 サ イ カ イ ン 輸 送 い 活 性 持 い サ イ カ イ ン 前 駆 体 ン ア チ ン シ Z 管 内 移 動 作 用 場所 LOG 呼 活性化酵素 活性型 ン アチン Z 変換さ 作用 考 え 図 管 根 サ イ カ イ ン 輸 送 地 部 器 官 成 長 促 進
要 役 割 担 い わ い 葉 大 さ 枚 数 植 物 複 雑 形 質
巧妙 調節 い ほ わ い せ
研究グ プ 管内 輸送さ サイ カイ ン 組成 詳細 解析 大部分 占 Z
他 Z 微 含 見出 サイ カイ ン 根 地 部 輸送 前
駆体 活性型 両方 輸送さ い わ
種 類 形 態 輸 送 さ 生 物 学 的 意 味 あ 否 い 解 析 進 接 木 技 術 利 用 サ イ カイ ン 植 物 成 長 必 須 ン あ サ イ カ イ ン 合 成 能 全 シ イ 変 異 体 サ イ カ イ ン 活 性
化段階 全 変異体 成長 著 阻害さ 矮化 葉間期 葉 作
出 間 期 間 長 表 現 型 示 図 変 異 体 茎 頂 分 裂 組 織 細 胞
分 裂 活 性 低 い 組 織 サ イ 小 さ い 次 シ イ 生
型 W 台木 穂木 接 木植物 W , W
作 成 成 長 具 合 詳 細 調 W 地 部 サ イ カ イ ン 合 成
せ 根 輸送さ 前駆体 Z 活性型 変え 一方 W 地
部 前 駆 体 Z 活 性 型 変 え せ 根 輸 送 さ 活 性 型 Z 依
存 図 結果 W 見 成長阻害 表現型 完全 回
復 い 対 W 葉 サ イ 回 復 い 葉 間 期 回 復 せ
図 詳 細 茎 頂 分 裂 組 織 観 察 W サ イ 回 復 い 対
W 回復 い せ 輸送さ 前駆体 活性型 作用 LOG
必 要 結 果 根 輸 送 さ サ イ カ イ ン 葉 サ イ コン
LOG 働 必須 管液中 Z 十分 あ 示 い 一方 茎頂分裂
組織 活性 関連 形質 葉 作 出 度 調節 LOG 機能 依存 い 管液中 Z 輸送 必要 あ 示 い
さ 管液中 Z Z 濃度 窒素栄養状態 影響 調 窒素栄養 添加
Z 対 Z 濃度 顕著 増加 図 窒素栄養 十分 場合
葉 新 作 出 度 促進 い 考え
成果 意義
サ イ カ イ ン 作 用 変 化 サ イ カ イ ン 分 子 側 鎖 修 飾 質
的 変化 制御さ 明 年プ ：
: www e e 6_ 回 研 究 さ 同 側 鎖 構 分 子 輸 送 時 形 態 異 作 用 持 示 回 発 見 窒 素 栄 養 外 環 境 変 化 地 部 成 長 促 進 巧 調 節 明 窒 素 肥 料 投 抑 え 条 件 収 減 い う 環 境 強 い 作 物 生 産 技 術 開 発 応 用 展 開 期待さ
図 遈管を した根 地 部 サイ イ ン長距離情報伝遉モ
根 輸送さ サイ イ ン 全 活性を持た い前駆体 ン アチン シ ：下ZR し 遈管内を移動し 作用す 場所 １４G 活性 酵素 活性型 ン アチン：下Z 変換さ 作用す 考え た 回 活性型 下Z 輸送さ そ 葉面積 調節 関わ こ を明 した こ 複数 作用経路 地 部 複雑 形質を調節し い
図 ip下T変異体 logS変異体 け 成長阻害 関す 表現形質 ip下T, logS変異体 葉面積 小さ 葉間期 長
図 logS/WT接 木植物 ip下T/WT接 木植物 け サイ イ ン生合成経路 概略
生型 経路 働い い 対し logS/WT接 木植物 ip下T/WT接 木植
物 働い い
logS iptT
WT
m m
2/
WT ptT logS WT ptT logS
WT
logS
WTWT
iptT WT
①
②
③ ① ② ①
図 ip下T変異体 logS変異体 生型台木 接 木実験
ip下T, logS 変異体 見 葉面積縮小 葉間期 長期 生型 WT 台木 接 木した場合 ip下T/WT 両形質 回復す logS/WT 葉面積 回復した
図 窒素栄養添加 遈管液中サイ イ ン濃度 組成 変
窒素栄養制限 置いたシ イ 硝酸塩を与え ８時間後 遈管液中 サイ イ ン濃度 組成を解析した ＋窒素栄養 下ZR 濃度 増加し 濃度比 顕著 増加した
logS iptT
WT
logS/WT iptT/WT
WT/WT
mm2 / tZR/tZ
µM
− −
用語説明 サイ カイ ン
植 物 成 長 促 進 葉 老 化 抑 制 調 節 窒 素 栄 養 情 報 伝 関 わ 植 物 ン 一 種 作 細 胞 近 傍 作 用 局 所 シ グ 働 管 師 管 移 動
作用 長距離 シグ 要 役割 持 シ イ イ ン ア ン
型 ン アチン型 サイ カイ ン 存 後者 茎 葉 地 部 成長 促進 作用
管
植物体内 物質輸送 担う内部組織 主 水 無機養分 植物 ン 運搬 担う 蒸散 流 根 運搬 駆動力
茎頂分裂組織
植物 茎 先端部分 存 幹細胞 含 未分化状態 細胞群 活発 細胞分裂 行 い
茎頂 呼 組織 葉 地 部 器官 形成さ
接 木
遺伝的 異 植物個体 人為的 接着 個体 方法 根 用い 植物
体 台 木 地 部 用 い 植 物 体 穂 木 呼 ぶ 台 木 穂 木 間 管 師 管
い 管 師 管 物 質 輸 送 実 験 系 利 用 さ 接 木 病 害 虫 被
害 低減 目的 キュウ 果菜類 栽培 盛 用い い
論文名
A上ami ４上つgi, ２ikiko Kojima, Yつmiko Takebaとa上hi, ３anae Ue”a, Taka下o上hi Kiba, an” Hi下o上hi Sakakibara 。「01】) Sと上下emi“ 下ran上por下 of 下ran上-どea下in an” i下上 pre“つr上or have ”iffering role上 in 上hoo下上 of Arabi”op上i上 ３a下つre ５lan下上 」野 1】11「.
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