大豆の出芽期における冠水による障害軽減にアブシジン酸が関与する

要約

大豆の出芽期における冠水ストレスによる生存率低下は、アブシジン酸添加により軽減され、その軽減効果には糖代謝系およびユビキチンプロテアソーム系の抑制が関与している。

• キーワード:大豆、出芽期、湿害、プロテオミクス、アブシジン酸
• 担当:作物開発・利用・麦・大豆遺伝子制御
• 代表連絡先:電話 011-857-9382
• 研究所名:作物研究所・畑作物研究領域
• 分類:研究成果情報

背景・ねらい

わが国の水田転換畑における大豆の栽培では、湿害が発生し生産が不安定となるので、湿害を回避する技術が必要である。大豆は出芽期の数日間の冠水ストレスで根に障害が発生しその後の生育遅延を招く。稲等においては耐湿性付与に植物ホルモン合成や情報伝達系が関与していることが報告されているが、大豆においてはその関与は証明されていない。そこで、プロテオミクス解析技術を用いて、出芽期の大豆の冠水抵抗性と植物ホルモンの関与を明らかにすることにより、耐湿性機構に関する分子生物学的知見を得る。

成果の内容・特徴

• 大豆(品種エンレイ)を用いて、出芽期の冠水処理時の植物ホルモンの影響を解析した。出芽期に7日間冠水処理し、その後水除去7日目での生存率を指標とした冠水抵抗性試験を用いた。大豆は出芽期の7日間の冠水処理で生存できないが、アブシジン酸(至適濃度10μM)添加により生存率の向上を示す(図1)。一方、ジベレリンやエチレンは冠水下での成長を促すが、生存率の向上には関与しない。
• 冠水処理時にアブシジン酸を添加した場合には、核タンパク質のCell division cycle 5、C2H2 zinc finger protein、CCCH zinc finger protein、transducinが減少する。これらのタンパク質をコードする遺伝子の発現も同様の傾向を示す(図2)。
• 冠水処理時のアブシジン酸添加により、エネルギー供給に関与する糖代謝系や細胞死に関与するユビキチンプロテアソーム系に分類される可溶性タンパク質は抑制される(図3)。
• 糖代謝に関与するタンパク質群の内、特にglyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenasesは冠水下で顕著に増加するが、アブシジン酸の添加で抑制される(図4)。glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenasesは、糖代謝制御の鍵となるタンパク質であると考えられる。
• アブシジン酸添加による糖代謝系および細胞死の抑制が冠水ストレスの回避につながるひとつの要因である。

成果の活用面・留意点

• 本研究における冠水抵抗性に関するアブシジン酸の関与は「エンレイ」で得られたものであり、他の品種について再現性を求める必要がある。
• 本研究を推進することにより、出芽期の大豆の冠水抵抗性機構を特定することが可能となる。

具体的データ

その他

• 中課題名:ゲノム情報を活用した麦・大豆の重要形質制御機構の解明と育種素材の開発
• 中課題整理番号:112g0
• 予算区分:交付金、競争的資金(科研費)、その他外部資金(二国間)
• 研究期間:2011～2014年度
• 研究担当者:小松節子、南條洋平、西澤けいと、坂田克己(前橋工大)、Xiaojian Yin(筑波大)
• 発表論文等:
  1) Komatsu S. et al. (2013) J. Proteome Res. 12(11):4769-4784.
  2) Yin X.et al. (2014) J. Proteome Res. 13(12):5618-5634.