リン酸は植物の生育に欠かすことの出来ない重要な栄養素であり、リン酸欠乏は植物の生育に重篤な影響を与えます。生命科学科・環境応答生物学研究室の吉竹悠宇志 助教および博士後期過程3年兼日本学術振興会特別研究員の篠崎大樹さんと吉本光希 教授は、細胞内自己分解システム「オートファジー」が、従来知られていたリン酸欠乏応答機構が誘導されるよりも早い段階で細胞内リン酸リサイクルに関与し、リン酸欠乏下での植物の生育に影響を与えていることを発見しました。
要点
■植物の三大栄養素の一つ・リン酸の欠乏早期段階において、植物オートファジーが小胞体と呼ばれる細胞内小器官を特異的に分解することで、小胞体に含まれるリン酸をリサイクルしていることを発見しました。
■この小胞体分解機構は、これまで知られていたリン酸欠乏応答機構より早く応答するため、「早期リン酸欠乏応答機構」という新たなリン酸欠乏応答機構を提唱しました。
■植物はリン酸欠乏ストレスに対して、早期および後期の応答機構を使い分けることで、時空間的に不均一なリン酸濃度環境に適応していると考えられました。
■この適応メカニズムを理解することで、場所・時期によって欠乏の度合いが異なる世界中のリン酸欠乏土壌において、それぞれの環境に適した作物を栽培する技術等の開発が期待されます。
詳細は以下のプレスリリースをご覧ください。
『植物は自身を分解することでリン酸欠乏に即座に対応する』
明治大学農学部生命科学科 吉本光希教授の研究グループがリン酸欠乏早期段階に働く新規応答機構を発見
https://www.meiji.ac.jp/koho/press/6t5h7p00003fecm6.html
図: 本研究成果により明らかとなった早期リン酸欠乏応答機構の模式図
早期リン酸欠乏時に細胞内に流入した鉄が生体膜を酸化することで過酸化脂質が蓄積する。過酸化脂質の蓄積を介した小胞体ストレスはERファジーを誘導することで小胞体に含まれるリン酸を細胞内にリサイクルする。ERファジーによって細胞内に再供給されたリン酸は膜脂質転換をはじめとした後期リン酸欠乏応答機構を抑制する。T字の矢印は抑制することを示す。
論文情報
論文タイトル: Autophagy triggered by iron mediated ER stress is an important stress response to the early phase of Pi starvation in plants
著者: Yushi Yoshitake, Daiki Shinozaki, Kohki Yoshimoto
掲載雑誌: The Plant Journal
DOI: 10.1111/tpj.15743