イネの低温ストレス応答に関与するトレハロース生合成

• 担当機関: （独）農業技術研究機構 北海道農業研究センター
• 研究期間: 2000～2002
• 研究担当者: 今井亮三
• 発行年度: 2002
• 要約: イネ根組織の低温ストレスにより，２段階のトレハロース生合成に関与する酵素遺伝子の発現とトレハロースの蓄積が一過的に誘導される．植物トレハロースはイネの低温シグナル応答に関与する．
• キーワード: イネ，トレハロース，低温シグナル
• 背景・ねらい: イネ等の農作物における低温障害は冷害として，農業上大きな被害をもたらしている．作物が持つ低温ストレス耐性発現の機構を解明し，耐性の強化を図るには，低温シグナルの伝達機構を解明する必要がある．本研究では，イネ由来の約9000遺伝子の発現をモニターできるマイクロアレイシステムを用いて，新しい低温シグナル伝達遺伝子を発見し，その機能を明らかにすることを目的としている.

成果の内容・特徴

1. イネ根組織RNAを用いたマイクロアレイ解析において，トレハロース生合成酵素trehalose-6-phosphate synthase 遺伝子(OsTPS1)及びtrehalose-6-phosphate phosphatase 遺伝子(OsTPP1)の発現量が，12℃，２時間処理で，それぞれ2.9倍，32倍になる．ノーザン解析において，両遺伝子の発現は短時間の低温処理により一過的に誘導される（図1）．
2. イネ根組織cDNAライブラリーより単離したcDNA，OsTPS1, OsTPP1は全長cDNAをコードする．
3. OsTPS1タンパク質はアラビドプシスのAtTPS6-11と相同性が高く，TPP様配列も持つclass II型である．OsTPP1タンパク質はアラビドプシスAtTPPAと相同性が見られる（図２）．
4. 根組織におけるトレハロースの蓄積は低温処理後10時間後をピークとする一過的なものである．グルコース，フルクトースの蓄積には５時間のタイムラグがあり，トレハロース蓄積が引き金になっている（図３）．
5. 植物に微量存在し，機能が不明であったトレハロースは低温ストレス応答に関与する．

• 成果の活用面・留意点: 単離した遺伝子を利用して，植物中のトレハロース生合成を制御できる．トレハロース生合成により糖蓄積，代謝が制御されることから，耐冷性の増強や，甘味調節への応用が期待できる．
• カテゴリ: 凍害