広報活動

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2016年12月14日

理化学研究所

植物の青色光特異的伸長化合物を同定

-クリプトクロムの青色光による光情報の阻害化合物の発見-

青色光下で3B7Nを処理したときのシロイヌナズナ芽生えの写真

図 青色光下で3B7Nを処理したときのシロイヌナズナ芽生え

ヒトはなぜ物を見ることができるのでしょうか? それは、網膜にある視細胞の中の光受容体(ロドプシンなど)の働きによります。視細胞内で光受容体が光を吸収すると、それが引き金となって視細胞が活性化され、物が見えるようになります。植物も同じように、光を感じるための特別な光受容体を持っています。

植物の光受容体の一つである「クリプトクロム」は、青色光を受容して、気孔の開閉、開花時期の制御し、さらに芽生えが葉を開いて光合成を始める脱黄化を抑制するなど、実にさまざまな場面で活躍しています。

今回、理研の共同研究チームは、青色光が芽生えの伸長を抑制することに着目しました。もし何かの化合物でこの青色光の効果が阻害されるならば、伸長抑制が起こらなくなるはずです。共同研究チームは、モデル植物のシロイヌナズナの芽生えを用いて、約4,000種の化合物の中から低濃度で伸長抑制効果が起こらなくなる低分子化合物を探し、「3B7N(3-Bromo-7-Nitroindazole)」と名付けました(図参照)。3B7Nの分子式はC7H4BrN3O2で表され、一酸化窒素合成酵素の阻害剤として知られている化合物です。また、3B7Nは青色光のみの影響を抑制し、赤色、遠赤色光には影響を及ぼさないことが分かりました。さらに、3B7Nがクリプトクロム1タンパク質(CRY1)に直接結合することで、伸長抑制の阻害効果を示すことも分かりました。

今後、組織別や植物の発達時期別に3B7Nを植物に塗布することで、クリプトクロムの機能をより詳しく解析することが可能になります。さらに3B7Nによってクリプトクロムの機能を制御することで、今後、これらの農業的に重要な性質を制御することが可能になり、収穫時期や穀物の増収に貢献すると期待できます。

理化学研究所
環境資源科学研究センター バイオマス工学研究部門 合成ゲノミクス研究グループ
特別研究員 大窪(栗原) 恵美子 (おおくぼ-くりはら えみこ)
国際プログラムアソシエイト ウェンディ・オン (Wen-Dee Ong)
グループディレクター 松井 南 (まつい みなみ)