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[プレスリリース]植物が生長とストレス応答を切り換える仕組みを解明 ~高い生育能力と強い環境ストレス耐性を併せ持つ作物の創出に期待~

 国立大学法人東京農工大学、国立大学法人宇都宮大学、国立大学法人埼玉大学、国立研究開発法人理化学研究所らをはじめとする国際共同研究グループは、劣悪環境に置かれた植物が生長戦略を切り換え、環境ストレスに対する適応能力を最大化させる仕組みの一端を明らかにしました。
 植物は、生育に適した温和な環境条件では可能な限り生長を促進する方が有利です。一方、乾燥や塩害などの水分欠乏ストレス条件では植物ホルモン「アブシジン酸(ABA)[1]」が高蓄積し、生長が抑制されます。このとき、プロテインキナーゼ[2]の1種であるSnRK2[3]が活性化して様々な基質タンパク質をリン酸化することでストレス耐性が誘導されます。今回、共同研究グループはSnRK2キナーゼにリン酸化される新規な基質タンパク質として、Raf36キナーゼを同定しました。また、SnRK2 -Ra36複合体が植物の「温和な生育環境での生長促進」と「劣悪環境でのABA応答の強化」の間にあるバランスや切り換えを調節していることを明らかにしました(図1)。本研究の成果は、劣悪な環境条件下でも高い生育能力と強い環境ストレス耐性の両方を併せ持つ作物の創出などへ応用されることが期待されます。

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図1 :SnRK2キナーゼとRaf36キナーゼによる生長とストレス応答の制御モデル

図1.SnRK2キナーゼとRaf36キナーゼによる生長とストレス応答の制御モデル

温和な生育条件では、Raf36キナーゼが様々な基質タンパク質をリン酸化することで生長を促進します(左図)。一方、乾燥や塩害などの劣悪な環境条件では、植物ホルモンのABAが合成され、SnRK2キナーゼが活性化してABA応答を誘導するとともに、Raf36キナーゼをリン酸化して分解を誘導します(右図)。Raf36キナーゼの分解が進むと、生長促進からストレス耐性の獲得へとバランスが変化します。


用語解説:
[1] アブシジン酸(ABA)
植物ホルモンは、比較的低濃度で作用する植物の生長調節物質であり、アブシジン酸(ABA)はその1つである。英語名abscisic acid、分子式C15H20O4で表される。代表的なABAの生理作用として、気孔の閉鎖促進、乾燥耐性の獲得、種子の成熟や種子休眠の維持などがある。
[2] プロテインキナーゼ
タンパク質をリン酸化する酵素の総称。ATPのγ位のリン酸基を基質タンパク質のセリン/スレオニンやチロシン残基のヒドロキシル基へ転移させることでそのタンパク質の酵素活性や安定性、相互作用性、細胞内局在などを調節する。
[3] SnRK2 (SNF1-related protein kinase 2)
プロテインキナーゼの1種で、モデル植物シロイヌナズナには10個のSnRK2遺伝子が存在する。そのうち、3つ(SnRK2D、SnRK2E、SnRK2I)がABAによって強く活性化しABA応答を誘導する。三重変異体(srk2dei)はABA応答性を失い、乾燥や塩耐性の劇的な低下を示す。



<お問い合わせ先>
児玉 豊 (宇都宮大学 バイオサイエンス教育研究センター教授)
Tel: 028-689-8154
e-mail : kodama※cc.utsunomiya-u.ac.jp
(※を半角@に置き換えてください)