塩生植物Suaeda salsa (L.) Pallにおける体内NO₃の還元・同化に対する培養液中へのNaあるいはClの添加効果について¹⁵Nを用いて検討した。0.75mM NH₄NO₃を含む－Na－Cl培養液で25日間前培養した後、1.5mM NO₃を単独窒素源とした培養液に(1)－Na－Cl区、(2)+Na－Cl区、(3)－Na+Cl区、(4)+Na+Cl区を組み合わせた。NaおよびCl濃度は5または50mMに設定し、塩処理開始0,3,7,11日目にバイオトロン室で明期12hの¹⁵N処理を行った。塩処理11日後の生育は+Na+Cl区で最も良く、次いで－Na+Cl区>+Na－Cl区>－Na－Cl区の順であった。植物体内の全NおよびNO₃-Nのatom% excessに処理区間の差は見られなかったが、全NからNO₃-N、NH₄-N、アミノ酸-Nを差し引いた粗タンパク-Nのatom% excess、全Nおよび粗タンパク中の¹⁵N含有量は－Na+Cl区および+Na+Cl区で高かった。一方、NO₃中の¹⁵N含有量は+Na－Cl区で高かった。以上の結果、NaはNO₃の還元・同化とそれに基づく生育促進に関与しないが、ClはNO₃の還元・同化を促進して粗タンパク含有率を高める機能をもつと考えられた。

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イネ科植物は三価鉄のキレーターであるムギネ酸類により、根圏から鉄を吸収する。多くの鉄欠吸収に関わる遺伝子の上流には鉄欠乏応答性シスエレメントIDE1,IDE2が存在する。最近、我々はイネにおいて鉄欠乏応答性シスエレメントIDE1に結合する転写因子IDEF1を単離し、IDEF1が鉄欠乏誘導性bHLH型転写因子OsIRO2の発現を制御することを示した。OsIRO2は、ムギネ酸類合成経路の遺伝子、鉄トランスポーターなどの発現制御に必要であることを我々は既に報告しており、35SプロモーターによるOsIRO2過剰発現(OX)イネは、WTに比べムギネ酸類合成経路の遺伝子の発現が高く、ムギネ酸類の分泌量が多かった(Ogo et al. Plant J. 2007)。本発表では、OXイネの石灰質アルカリ土壌における鉄欠乏耐性について報告する。OXイネはWTに比べクロロシスを呈しにくく、収量はWTに比べ3-5倍にも上った。これはOsIRO2の過剰発現によって鉄吸収に関わる遺伝子群の発現が強化された結果と考えられた。さらに、OXイネは玄米中の鉄濃度もWTに比べ高かった。これらのことから、OsIRO2の過剰発現により、石灰質アルカリ土壌という鉄が吸収されにくい条件において、鉄の吸収だけでなく移行も強化されることが示された。

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ニコチンアナミン（NA）は金属とキレートし高等植物において体内の金属輸送に関わる重要な物質である。また2’-デオキシムギネ酸（DMA）は三価鉄キレーターとしてイネ科植物における鉄吸収、輸送に関わる重要な物質である。これらの物質の存在量の測定は植物の金属吸収、輸送メカニズムを解明する上で非常に重要である。植物の金属の導管輸送には、アラビドプシスではクエン酸やヒスチジン、イネ科植物ではDMAやクエン酸などが主に関わっているとされている。しかし、液体クロマトグラフィー／エレクトロスプレーイオン化法飛行時間型質量分析計（LC／ESI-TOF-MS）を用いてイネの導管液を測定したところNAもまた導管液中に存在していた。NAはイネの導管液の中でも金属の配位子として輸送に関わっている可能性が高い。このLC/MSを用いた測定法ではアミノ基を誘導体化することにより微量のサンプルからでも高い精度でNAやDMAの量の測定ができる。本研究ではイネの導管液中のDMA、NAの量とその変化を調べたので報告する。

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鉄の吸収は、植物全体から根へ送られる長距離シグナルによって制御されることが、タバコを用いた研究で明らかにされている。本研究では、アラビドプシスにおいても、根における AtIRT1, AtFRO2の発現量は地上部から送られる促進的なシグナルで制御されることを明らかにした。鉄欠乏状態のアラビドプシスの葉を切除してから6時間後の根におけるAtIRT1, AtFRO2の発現量を定量したところ、切除前より有意に減少した。一方、鉄の濃度低下によって発現が誘導されるとして知られていたAtbHLH038, AtbHLH100の発現量は、葉の切除6時間後も切除前と同等だった。これらは、AtIRT1, AtFRO2が長距離シグナルに影響を受ける遺伝子、AtbHLH038, AtbHLH100はその場の鉄濃度に影響を受ける遺伝子であることを示唆する。次に我々は鉄欠乏状態または鉄欠乏状態から鉄を再補給させて4時間後のアラビドプシス地上部のRNAの網羅的解析を行った。本研究ではHiCEP (High Cleavage Expression Profile)と呼ばれる解析手法を用いて、鉄吸収を制御する長距離シグナルに関わる新規な遺伝子の同定を試みた。HiCEP解析で有意な転写産物量の変動が認められたものについて、real-time PCRを用いて再現性を確認した。

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我々は，実際に酸性土壌に生育している野生植物を材料に用いて，植物の酸性ストレス耐性機構の解明を目的とした研究を行っている．ここでは，東南アジアの酸性硫酸塩土壌に生育するイネ科のPanicum repensとマメ科のAcacia mangiumを植物材料に使用し，ディファレンシャルディスプレイ法を用いて酸性ストレスに応答する遺伝子の網羅的な転写解析を行った結果を報告する．P. repensでは根，A. mangiumではカルスを，硫酸でpHを調節した培地（pH 6.0とpH 3.0）で生育させ，1時間後と24時間後に全RNAを抽出してランダムプライマーを用いてRT-PCRを行った．PCRの結果，up-またはdown- regulateされたと思われる遺伝子断片が，P. repensではそれぞれ127と61断片，A. mangiumでは80と32断片検出された．それらの遺伝子断片をクローニングし塩基配列を決定したところ，エネルギー代謝やアミノ酸合成，膜輸送，シグナル伝達，転写調節などに関わると思われる遺伝子であった．そして，それらの多くは実験に用いた系統的に離れた2種の間に共通して検出された．

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土壌の酸性化に伴い、過剰に存在する水素イオンが植物の生育阻害要因となる。低pHによるストレスは、水素イオンとの置換によって細胞膜表面のカルシウムイオン欠乏を引き起こすとされる。また、イオン強度の低い溶液系において、根部細胞膜の不可逆的な破壊を生じることが報告されている。しかし、低pHストレスに対する生理学的な知見は乏しく、酸性土壌でのストレス要因として注目されることは少ない。本研究では、低pH及びアルミニウム（Al）によるストレスを評価するため、低pH超感受性変異体を用いて水耕試験系及び酸性土壌での生育試験を行った。
短時間での低pHストレスは、通常の系統及び低pH超感受性変異体ともに、カルシウム添加量の増加によって根伸長阻害及び細胞膜破壊の軽減が認められ、同様の阻害様式を示した。これらのことから、変異体の低pHに対する超感受性表現型は、長期の水素イオン障害によって生じると考えられた。また、Alを含む酸性土壌では、低pH及びAl超感受性変異体ともに著しい生育阻害が認められた。一方、石灰施用区では、Al超感受性変異体は生育が通常の系統レベルまで回復したが、低pH超感受性変異体では回復が認められなかった。従って、酸性土壌において水素イオンが生育阻害要因として存在することが示唆された。

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植物で、多種のストレスに応答する遺伝子群を解析することはストレス間に共通した応答機構を知る上でまた、多耐性機構を理解する上でも大変重要である。我々は、金属ストレス、酸化ストレス、温度ストレス応答性のArabidopsisのglutathion S-transferase遺伝子（AtGST1とAtGST11）を用い、ストレス間の共通応答機構を解析している。今回、Bio-panning法と Yeast one hybrid 法で、まずAlストレス応答に関連する転写調節因子群の単離を試みた。Bio-panning法では、AtGST11遺伝子のプロモーター領域全体を用いて、同ストレス関連の転写調節因子群の単離を試みた。その結果、3つの候補遺伝子（Putative bZIP Transcription Factor、Homeobox-leucine zipper protein 6など）を得た。Yeast one hybrid 法ではプロモーター上の転写調節因子結合領域と推定された8配列（AtGST1及び11両遺伝子のプロモーター上の各4配列）に限定して転写因子の単離を試み、13候補を得た。これらにもPutative Zinc Finger Protein、Ethylene Response Element Binding Factor 2などの転写調節因子が含まれており、解析を進めている。

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植物の環境ストレス応答において、転写抑制因子群が重要な役割を担っていることが知られている。酵母の塩感受性株を相補する遺伝子として単離されたZAT10/STZは、C₂H₂型ジンクフィンガーファミリーに属しており、機能的なEARモチーフをもっていることから、特定の遺伝子の発現を抑制していると考えられる。今回、我々は、ZAT10に近縁な5つの遺伝子（AZF1、AZF2、AZF3、ZAT6、ZAT8）に注目し、これらの遺伝子の機能解析を行った。シロイヌナズナのT87細胞から作製したプロトプラストを用いた一過的発現により、これらのタンパク質が核に局在することを確認した。ノーザン解析によって、AZF2とZAT6、ZAT10は、乾燥、塩、低温等のストレスにより発現が誘導されることを明らかにした。また、DEX誘導性プロモーターを用いた過剰発現体を作製し、マイクロアレイ解析を行ったところ、AZF1とAZF2には機能の重複が見られた。さらに、AZF1とAZF2のそれぞれの遺伝子のDEX誘導性過剰発現体は、DEX処理により矮化した。以上の結果より、AZF1とAZF2は、機能的に相補している可能性があり、T-DNA挿入変異体を用いた二重変異体の作製とGUSやGFPレポーターを用いた2つの遺伝子の発現部位の詳細な解析、マイクロアレイ解析による標的遺伝子の検索を進めている。

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我々は、O. brevisの重金属イオン輸送体であるbxa1遺伝子を単離同定してきた。Bxa1はCPx－ATPaseであり、Ag, Cu, Cd, Znを輸送可能な蛋白質である。このbxa1遺伝子について、酵母形質転換体を用いて重金属ストレスに対する以下の機能解析を行った。
bxa1導入株はベクターpYES2導入株（コントロール株）に比べ、液体・固形の両培地でCdにのみ感受性になり、bxa1を過剰発現させるとCdストレスの有無に関係なく生育が著しく阻害された。bxa1株では細胞の大きさや形状などの形態学的変化も観察された。また、Cd処理によってコントロール株では液胞の分裂が起こるのに対し、bxa1株では分裂しなかった。さらに、Bxa1::mGFPの融合蛋白質は主にEndoplasmic reticulum（ER）膜に局在していた。これらのことから、Bxa1のERへの局在がERの機能の低下やCd感受性をもたらすと考えられた。
N末アミノ酸を欠失させたbxa1遺伝子（Δ10及びΔ35）を作製し、Bxa1の酵母細胞内での局在の変更とN末領域の役割の解明を試みた。その結果、N末領域は輸送活性の制御に関連することが示唆された。現在、大腸菌の形質転換体を作製し、N末部分の役割を明らかにするための研究をおこなっている。

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ホウ素は植物の必須微量元素の一つである。ホウ素は過剰に存在すると植物に毒性を示す。酵母においては過剰のホウ素によってスプライシング阻害が起こることが、毒性発現機構であることが示されているが、植物における毒性発現の分子機構は不明である。毒性機構の解明を目的として、ホウ素過剰に感受性のシロイヌナズナ変異株の解析を進めている。前回までに7系統の同定と解析を行い、少なくとも4つの異なる遺伝子座の変異がホウ素過剰感受性を引き起こすことを報告した。今回は、マッピングの進捗状況と変異株の性質について検討を加えた結果を報告する。
7系統のマッピングを進めた結果、新たに2つの異なる遺伝子座が見つかった。少なくとも6つの遺伝子がホウ素過剰耐性に重要であることが示された。最もマッピングの進んだ系統では候補領域が約10kbpとなったので、コードされている4つの遺伝子についてシークエンス解析を行った。その結果、1つの遺伝子でアミノ酸が停止コドンに置換する点変異が起きていることを発見した。また、変異株の塩、ヒ素、カドミウムストレス感受性を検討したところ、これらのストレスに対する応答には異常は認められず、変異がホウ素過剰特異的に作用することが明らかになった。また、変異株のホウ素濃度を測定したところ、地上部のホウ素濃度が低い傾向が認められた。

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植物は、塩ストレス条件下でイオン恒常性を保つための様々な仕組みを有する。土壌中からのK+の選択的取込みもその1つであるが、その分子機構は未解明である。KT/HAK/KUPファミリーは種を超えて存在するK+輸送体ファミリーである。HAKは選択的K+摂取に機能することが示唆されているが、HAK遺伝子はシロイヌナズナに13、イネには少なくとも25確認されており、どのHAKがK+摂取に機能しているのか分かっていない。本研究は、イネを対象に、土壌からの高親和的なK+摂取を行うOsHAK分子を同定することを目的とする。
生育環境中からのK+を摂取に機能する輸送体は、1)内向きのK+輸送能を持ち、2)細胞膜に局在し、3)根表層細胞で発現する必要がある。まず、定量PCR解析を行い、K+飢餓とNa+ストレス下の根において発現量が上昇するHAKとして5遺伝子を選抜した(OsHAK1, 7, 11, 12, 16)。これらのOsHAK遺伝子を対象に、上記3条件の検証を行った。まずK+輸送能を大腸菌および酵母の高親和性K+輸送活性欠損変異株を宿主とした相補試験によって調べた。次にGFPとの融合型OsHAKタンパク質を用いた細胞内局在性とin situ hybridization法による根の組織レベルでの発現様式を調べている。

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植物は酸性ホスファターゼ(APase)や有機酸を分泌して土壌中の無機リン酸を可給化するなどの低リン耐性機構を備えている。ルーピンやハケアなど一部の植物はクラスター根とよばれる特殊な根を作り、これらの分泌物の放出能力を高めることが知られている。特にルーピンはリン欠乏条件下で発達したクラスター根においてAPaseを極めて多量に発現することが確認されている。しかしながら、組織レベルでのAPaseの局在性は明らかではない。そこで本研究では、根のAPaseの局在性を活性染色によって調査し、クラスター根とAPaseの低リン耐性機構における役割を理解することを目的とした。
+Pと-P条件で水耕栽培したルーピンの根をクラスター根とノーマル根に分けて採取し、切片を作成してELF97-phosphateを基質にAPase活性を染色したところ、-Pの根全体でAPase活性が確認され、特に表皮で活性が高く、クラスター根においては根端で極めて高い活性がみられた。また、土耕栽培した根でも同様のAPase活性の局在性が確認された。さらにハケアでもAPase活性の局在性を観察したところ、根端および表皮細胞で高い活性がみられた。このことから、クラスター根を発達させることがリン欠乏条件でAPaseを効率よく機能させるための一つの手段であり、低リン耐性機構において重要な役割を果たしていることが示唆された。

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産業発展などに伴い環境へのCuの放出が進み、Cu汚染が生態系に与える影響を調べることは極めて重要である。私達は、過剰Cu条件下のイネ葉身（Oryza sativa L. cv. Nipponbare）についてDNAマイクロアレイ解析（Agilent rice 22K oligoarray kit）を行った。本研究ではCuCl₂を10、45、130 μM含むイネ水耕液をイネ根に投与し、処理1日後におけるイネ葉身（最上位完全展開葉）の応答を調べた。まず、過剰Cu条件では葉身においてCuの蓄積が見られ、さらに大気CO₂分圧下の光合成活性が低下した。次にDNAマイクロアレイ解析より、CuCl₂曝露濃度に応答し発現を増大あるいは減少させる遺伝子を305種、Cu応答性遺伝子として選抜した。その組成より、過剰Cu処理によって、防御、ストレス応答系の遺伝子は発現が増大、光合成、物質輸送系のそれは発現が減少する傾向が確認された。さらに遺伝子の発現強度比（F）を考慮し、個々のCu応答性遺伝子のCu感受性を50%影響濃度（EC50）、および130 μM Cu条件における発現変動幅（|log₂F|₁₃₀）から評価した。その結果、防御系遺伝子群では他のカテゴリーと比較してEC50が低く|log₂F|₁₃₀が高かったことから、それらがCuに対して特に高い感受性を持つことが示唆された。従って、防御系遺伝子群の発現応答は、Cuストレス応答機構とより重要な関わりを持ちうるものであると考えられた。なお、本研究は文部科学省リーディングプロジェクトの支援による。

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コシアブラは日本各地の山野に見られるウコギ科の高木であり、マンガン集積性を持つことで知られている。今回三重県山野のコシアブラを供試し、マンガン超集積特性について解析を行った。コシアブラ葉におけるマンガン濃度は生育年数に依存し、最高23,500 mg kg-1の集積が確認された。興味深いことに、コシアブラは山林の非汚染土壌でマンガン超集積性を示し、その他の金属には集積性を示さなかった。また、コシアブラのカルスから再分化体を作成し、不溶態マンガンの溶解と吸収について解析を行った結果、コシアブラ根圏で急速なpH低下を伴う不溶態マンガンの可溶化と、再分化体へのマンガン集積が確認された。この現象はプロトンATPase阻害剤の添加により起こらなくなることから、コシアブラのマンガン獲得には根圏でのプロトン放出を伴う輸送メカニズムが関与していることが示唆された。一方、根圏のpH低下だけではマンガン特異的集積を説明できないことから、本植物にはマンガンに親和性の高い輸送タンパク質の存在が予想された。他の植物でマンガンの輸送が報告されているZIPおよびNRAMPトランスポーターのホモログ遺伝子(CsZIP1およびCsNRAMP1)をコシアブラから単離し、その輸送能を検討した。しかし、マンガン輸送能欠損酵母を用いた補完試験では、これらの遺伝子発現によるマンガン輸送能は確認できなかった。

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3価の金属カチオンの多くは植物毒性をもつことが知られ、中でも酸性土壌におけるアルミニウムイオン（Al³⁺）は、根における細胞分裂や細胞伸長を阻害する因子と考えられている。タバコ培養細胞を用いた研究等から、Al³⁺により誘導される活性酸素種の生成が決定因子となって、細胞増殖の阻害や細胞死が誘導されることが示唆されている。一方、酵母を用いた研究から二糖類のトレハロースが酸化ストレスから細胞を保護するという報告がある。本研究では、トマト培養細胞を用いて、Al³⁺により誘導される活性酸素種（スーパーオキシド）生成、および細胞死を指標に4種類の糖、フラクトース、グルコース、スクロースおよびトレハロースの効果を調べた。それぞれの糖を加えたMS培地を用いてトマト細胞を培養し、Al³⁺処理を行った。その結果、低濃度のAl³⁺処理において、実験に用いた4種類の糖の全てにAl³⁺誘導の細胞死を抑制する傾向が見られたが、高濃度のAl³⁺処理においては、トレハロースの細胞死抑制効果が高かった。さらにトレハロースは、高濃度のAl³⁺処理において、スーパーオキシド生成に対する阻害効果が最も高かった。これらのことから、トレハロース処理はAl³⁺誘導の酸化ストレスを緩和し、細胞死を抑制すると考えられる。

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当研究所では、高温無酸素、還元状態で水素プラズマ（H₂↔H⁺＋H^-）ができると仮定して、素焼きの極性を有するセラミックボールを作成し、そのセラミックボールの特性を詳細に検討した結果、約10年間かかりこのセラミックボールが水に接すると、初めの10～15分は水素ガスが放出しているが、最終的にpHとORPが安定して、pHは10前後、ORPは－250mVの状態になると安定状態に入る。
そして少なくとも24時間はpHを弱アルカリ性に保ち、ORPをマイナスレベルに保つことが明らかになるとともに、このような状態になると、いくらでも水素ガスが溶解することが出来ることを見出した。
このような状態特性を得た水が、植物にどのような影響を与えるのかを実験的に確かめてみた。その結果、切り花が6か月以上長持ちをすることなど、従来教科書には記載されていない、非常に不思議な現象を観察、確認、再現出来ることを突き止めた。

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一次元クリノスタットを用いた疑似微小重力（SMG）条件における植物の成長や形態形成には、植物ホルモン制御とともに光や温度、湿度、培地中のミネラルや水分条件など多くの要因が関わっている。対照（CTR）である静置1g条件に較べてSMG条件で観察されるアズキ芽生えの茎の伸長抑制はシベレリン処理で回復し、同時におこる茎肥大はエチレン合成阻害剤で抑えられる。これらは光照射条件下でのみおこる現象である（Inouhe et.al.2000）。一方、形態学的に異なるレタス芽生えでは、光照射条件における地上部の成長がSMG条件でCTRより有意に促進され、これが光によって展開促進を受ける葉器官に特有のSMG応答である可能性が示された。そこで、その成長促進の原因についてさらに調べた。まず、光の照射角度を葉面に対し90度一定とし、レタスの葉の成長に対するSMGの影響を調べた。その結果、複数の品種において有意な葉の成長促進が確認された。また、その促進は、水だけではなく無機塩類を添加した培地や、密封した透明容器の中で培養した場合に、失われることがわかった。水ストレスの指標であるアルコール脱水素酵素活性には変化なく、金属・酸化ストレス指標であるグルタチオン濃度は増加した。以上の結果から、SMGと他の成長要因との関係を考察する。

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1g環境下、暗所で胚の向きを重力に垂直あるいは平行（やや斜め）にしてアラスカエンドウ芽生えを生育させると上胚軸は反重力方向に伸長した。また、暗所、3次元クリノスタット上の擬似微小重力環境下で生育させた場合、上胚軸は自発的形態形成様の成長、発達を示した。一方、重力応答突然変異体であるageotropumエンドウの場合、胚の向きや生育時の重力環境に関わらず、上胚軸は自発的形態形様の成長、発達を示した。1g環境下において、オーキシン極性移動阻害剤であるTIBA, NPA, HFCAは黄化アラスカエンドウの重力応答反応を阻害するとともに、黄化ageotropumエンドウ上胚軸の成長方向を変化させた。黄化アラスカエンドウ芽生え上胚軸の重力応答反応が阻害される場合、上胚軸子葉側のオーキシン極性移動能は著しく変動した。他方、黄化ageotropumエンドウ芽生えにおいては、重力刺激を変化させてもこのような変動は認められなかった。オーキシン極性移動阻害剤は黄化エンドウ芽生え上胚軸におけるPsPINsやPsAUX1遺伝子発現にほとんど影響しなかった。以上の結果は、初期成長過程における黄化エンドウ上胚軸の重力応答反応には、上胚軸子葉側のオーキシン極性移動能が重要な役割を担っていること、オーキシン極性移動阻害剤はオーキシン極性移動制御分子に影響し、上胚軸のオーキシン極性移動を阻害することを示唆している。

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キュウリの種子を水平に置いて発芽させると、芽生えの胚軸と根の境界領域 (TR領域) にペグと呼ばれる突起状の器官が、重力方向に依存して下側に形成される。我々はこれまでに、この重力方向依存的なペグ形成面の決定がオーキシンの偏差分布に依存すること、水平に発芽させた芽生えのTR領域では上側に比べ下側でより多くのオーキシンが蓄積すること、オーキシン誘導性遺伝子CsIAA1のmRNAが、水平に発芽させた芽生えのTR領域の表皮と皮層細胞で偏差的に蓄積することを明らかにしてきた。しかし、オーキシン分布の解明はCsIAA1 mRNAレベルの解析では不十分である。そこで、本研究では、TR領域におけるオーキシンの分布をより直接的に明らかにするため、抗IAAモノクローナル抗体を使用し、水平に種子を置いて発芽させた芽生えのTR領域の横断面におけるオーキシン分布を免疫組織化学的に解析した。その結果、ペグ形成開始期の芽生えにおいて、TR領域の上側より下側の表皮と皮層細胞でオーキシンに対するより強いシグナルが検出された。また、DAPIとの2重染色により、オーキシンに対するシグナルはTR領域の上側に比べ下側の核においてより強く検出されることが明らかになった。以上の結果より、ペグ形成開始期のTR領域において、表皮と皮層の核におけるオーキシン濃度の差異が、重力刺激依存的なペグ形成面の決定に関与していることが示唆された。

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陸上植物の根は、乾燥ストレスを回避するために、重力屈性および水分屈性を発現させて伸長方向を制御すると考えられる。これまで我々は、キュウリの根が重力屈性を強く発現させ、それが水分屈性をマスクするように作用するが、クリノスタット上で重力屈性を消去すると水分屈性が顕著に発現することを報告した。根の重力屈性に関しては、分子遺伝学的解析からオーキシン輸送が重要な役割を果たしていることが知られているが、水分屈性におけるオーキシン輸送の関与についてはわかっていない。そこで本研究では、キュウリの根の水分屈性と重力屈性におけるオーキシン輸送の役割を、オーキシン輸送阻害剤の作用およびオーキシン排出キャリアの遺伝子・タンパク質発現から検討した。その結果、オーキシン排出キャリア阻害剤の処理は、伸長成長に大きな影響を及ぼすことなく、水分屈性と重力屈性を著しく抑制した。また、根端の表皮・皮層細胞で発現し、根の求基的オーキシン輸送を担うと考えられるCsPIN5の発現は、水分屈性および重力屈性の発現に伴って、それぞれ低水分側および上側（いずれも湾曲する根の外側）において顕著に低下した。これらの結果から、CsPIN5の偏差的な発現を介して水分屈性では低水分側、重力屈性では上側でオーキシン輸送が低下し、伸長帯におけるオーキシンの不均等分布・屈曲を誘導すると考えられる。

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重力屈性について、重力方向の感受や偏差成長による屈曲に関しては理解が進んできた。しかし、傾斜重力屈性などシュートや根の伸長方向を重力に対して任意の角度に制御する機構についてはほとんど不明である。
根端の伸長方向を定量的に解析するため、垂直に立てた固形培地上にシロイヌナズナの根系を生育させ、スキャナで画像を取得した。画像上で主根と側根の走向をトレースして曲線をあてはめ、根の基部からの曲線長に沿って伸長方向を算出した。野生型Columbiaでは側根が5 mm伸長するまでに鉛直下方へ屈曲する一方、突然変異体hy5では鉛直下方への屈曲が緩やかで、傾斜した伸長方向を示す現象を定量的に記述できた。
我々は種々の薬剤を与えて生育させたhy5と野生型の側根の伸長方向を定量的に解析することで、その要因を探索している。なかでもオーキシンは根の重力屈性に関わっていることから、オーキシンやその極性輸送阻害剤の影響に着目して解析している。また、様々な自然変異体やhy5を変異原処理した突然変異体について側根の伸長方向がhy5と異なる系統を探索している。同時に、傾斜屈性応答時におけるオーキシンとオーキシン排出担体PIN ファミリーの根系における分布を、オーキシンレポーターDR5:GUSとPIN ファミリーのGFPとの融合タンパク質をそれぞれ用いて調べている。これらの解析から、側根の傾斜重力屈性の分子機構を検討する。

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根の重力に対する初期応答の異常なシロイヌナズナ突然変異体では重力屈性が完全に消失しないため，突然変異体のスクリーニング・遺伝解析のための効率的な形質評価が行えず，根の重力応答に関する遺伝学的解析が立ち後れていると考えられる．この問題を克服するため，重力屈性と光屈性との干渉作用を利用した実験系に注目し、現在までに、EMS処理で突然変異誘発した10万株のシロイヌナズナのM₂個体をスクリーニングし、根の重力屈性が異常になった44系統の突然変異体を単離した．これらのうち1系統は，デンプン合成が欠損しアミロプラストが沈降せずに根の重力屈性は屈曲速度の低下にとどまるpgm-1 (phosphoglucomutase-1) 突然変異体のアリルであることが明らかになった．したがって，本実験系を用いることにより、根の重力屈性の低下を高い感度で検出でき、新規のシロイヌナズナの根の重力屈性が異常な突然変異体の単離と、その遺伝学的解析が可能になると期待される。本発表では，他の系統に関する遺伝解析の結果も報告する．

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リンゴ斑点落葉病菌（A. alternata）の生産するデプシペプチドAM-toxinは、感受性品種葉のみにネクロシスを発現する宿主特異的毒素である。電子顕微鏡観察の結果から、この毒素による初期障害は葉細胞の原形質膜と葉緑体チラコイド膜に局在することが示されているが、その生化学メカニズムは分からない。そこで本研究では、感受性リンゴ品種ホクトと、X線照射によりホクトから作出した抵抗性突然変異体の葉片に10μMの合成AM-toxin Iを48時間与え、膜脂質の変動を分析した。ホクトでは、ネクロシスの発現とともに葉緑体に局在するガラクト脂質および原形質膜成分であるホスファチジルコリン（PC）とホスファチジルエタノールアミン（PE）が減少し、代わってホスファチジン酸（PA）が著しく増加した。増加したPAの脂肪酸組成は減少した両リン脂質の組成ときわめて類似し、ホスホリパーゼDの関与が示された。一方、原形質膜に含まれるステロール、ステロールグリコシドおよびセレブロシドは毒素の影響を受けなかった。従って、毒素により発現する葉緑体膜の構造変化はガラクト脂質の減少に依存し、また原形質膜の構造変化はリン脂質、特にPCとPEの減少に依存し、ステロールやセレブロシドに依らないことが示唆された。一方で、抵抗性変異体の膜脂質は同一条件の毒素処理で変化せず、ネクロシスも発現しなかった。

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日本ではダイズの9割以上が水田転換畑で栽培されているので、排水の悪い畑も多く湿害が起こりやすい。湿害は低酸素による根の機能障害と病害の増加が原因であるとされる。病害増加の原因として病原菌の増加が挙げられるが、ダイズ自体の機能障害が病害応答に影響を与えていることも考えられる。ダイズを湛水条件で栽培すると内皮に相当する組織から二次通気組織と呼ばれるスポンジ状の組織が形成される。二次通気組織が発生する細胞層は防御組織である周皮が発生する細胞層と一致するから、湛水条件下で病原菌に侵入されたダイズは防御組織を形成できずに侵入されてしまう可能性もある。そこで湛水条件で栽培したダイズに病原菌を接種した場合に、周皮形成が起こるのかどうかを観察した。病原菌としては水田転換畑で発生の多い黒根腐病菌を用いた。
二次通気組織に接種された黒根腐病菌は二次通気組織の巨大な細胞間隙を通過して容易に分裂組織にまで至った。これに対して通気組織のうち分裂組織は周皮を形成し、形成された周皮は菌糸の侵入を妨げた。このことはダイズにとって合理的ではあるが、通気組織を放棄することで将来的には根系が低酸素になることが予想される。現在、通気組織の形成途中で菌を接種する実験を行っており合わせて報告する。

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長崎県の北部中山間地帯では、水稲上位葉の葉縁部が枯死する葉枯症が古くより問題となってきた。本障害の症状は白葉枯れ病に似るが、障害葉からはこれまで病原菌が検出されておらず、また根部についても障害株と健全株との間に明確な差が認められていない。本障害が多発する地域の多くは、下方にダムがあり酸性の霧が発生しやすいという地形及び気象条件の共通性を持つが、真の発症要因の究明には至っていない。本研究では、葉枯症多発地域の圃場で栽培された葉枯症感受性の異なる水稲3品種について、葉身部のストレス応答成分を、酸性霧が発生し気象が急変する時期や障害が発生する時期に分析して、気象条件との関係や水稲品種間におけるストレス応答性の違いについて検討した。
葉枯れ症多発地域では、日中の最低pHが3～4を示す酸性霧が7月中～下旬にかけて連続発生し、霧が晴れてからは急激に日射量が上昇した。葉枯症は気象急変期以降の8月初旬に確認され、8月下旬になると例年以上に激発した。障害葉や葉枯れ症感受性の強い品種で高い値を示したエチレン前駆物質ACCの結合体は、酸性霧の発生期において上昇傾向にあり、この時期に既にストレスが負荷されている可能性を示した。ストレス応答成分のポリアミンについては、日射量が急上昇する時期に水稲品種間の葉枯症感受性の差を反映して変動することが明らかになった。

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植物は病原菌や天候の変化など常に生物的・非生物的ストレスにさらされている。これらのストレスに適応するために植物は独自の自己防御機構を発達させてきた。全身獲得抵抗性（systemic acquired resistance, SAR）は病原菌の二次感染を抑制する防御機構であるが、アブシジン酸（ABA）を介する環境ストレス応答を感知した植物ではこの防御機構が抑制されることが明らかになってきた。本研究では、この病害抵抗性抑制機構の詳細を明らかにするために、植物の耐病性に関与するWRKY転写因子の解析を行った。SARの誘導には2種類のSAR誘導化合物（benzisothiazole, BIT、benzothiadiazole, BTH）を用い、これらの化合物に応答するWRKY転写因子をマイクロアレイから探索した。その結果、BIT応答性WRKYを16個、BTH応答性WRKYを13個見出した。これらのWRKYについて定量的RT-PCRで発現解析を行なった結果、ABAの共処理により発現が抑制されるものがBIT応答性で6個、BTH応答性で 3個特定された。また、ABA生合成阻害剤AbamineはSAR誘導剤の効果を増強することが明らかになってきたが、これらのWRKYの発現もAbamineとSAR誘導剤の共処理により発現が上昇することから、ABA濃度依存的に発現が調節されていることが示された。現在、顕著な差が認められたWRKY遺伝子について欠損変異株を用いて、SAR誘導と環境ストレス応答について解析している。

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MAPKカスケードは，植物の防御応答において重要なシグナル伝達経路であり，タバコ植物ではSIPKとWIPKが中心的な役割を担うことが知られている．これまでに，SIPKオルソログであるジャガイモのStMPK1によりin vitroでリン酸化される基質として8個のPPS (protein phosphorylated by StMPK1) を同定した．PPSの防御応答への関与を明らかにするために，Nicotiana benthamianaを用いてNbPPSをサイレンシングし，ジャガイモ疫病菌に対する防御応答を調べた．その結果，NbWRKY4 (NbPPS8) をサイレンシングした個体においては，対照区と比較して病斑の拡大が認められた．NbWRKY4は，in vitroでStMPK1およびStWIPKの双方によりリン酸化された．また，in vitroでStMPK1またはStWIPKによりNbWRKY4をリン酸化すると，WRKY型転写因子のcis配列であるW-boxへ結合する活性が上昇した．さらに，恒常活性型変異酵素NtMEK2^DDの一過的発現は，NbWRKY4の転写を誘導した．以上より，NbWRKY4はMAPKにより転写と翻訳後の二重の制御を受け，植物の免疫応答に関与していると考えられた．

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植物の病害抵抗性では、MAPキナーゼカスケードが重要な役割を果たしていると考えられている。シロイヌナズナMEKK1（MAPKKK）は、MKK1、MKK2 （MAPKKs）、MPK4 （MAPK）と相互作用し、一連のカスケード（MEKK1－MKK1、MKK2－MPK4）を構成する。興味深いことに、mekk1変異体は強い矮性を示し、構成的なPR遺伝子の発現やカロースの蓄積がみられ、維管束組織特異的かつ温度依存的に細胞死とH₂O₂蓄積が引き起こされる。これらの表現型はRAR1およびSID2に部分的に依存していることから、MEKK1の欠損が抵抗性（R）タンパク質の活性化を引き起こし、サリチル酸を介して細胞死などの防御反応を誘導している可能性が推測された。
mekk1変異体において表現型の原因となる遺伝子を同定するため、我々はmekk1変異体形質を抑制する変異体の単離を試みる事とした。しかしながら、mekk1のホモ個体は致死であり種子の採取は不可能であることから、この問題を回避する必要があった。我々はMEKK1のN末端制御領域を過剰発現することで、mekk1様の表現型を再現可能であることを見いだし、ステロイド誘導系ベクターと組み合わせることで致死形質を回避した。この形質転換植物を用いたスクリーニングについて報告する。

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我々はシロイヌナズナとトマト班葉細菌病菌DC3000(avrRpm1)株の植物-病原体モデル感染系を用い、ケミカルバイオロジー手法による抵抗性遺伝子依存性の病害応答機構解明を目指している。シロイヌナズナ培養細胞を利用したアッセイ法を確立して3種の化合物ライブラリー（約13,000品目）のスクリーニングを行い、防御応答の指標であるHR細胞死を抑制または亢進する化合物を多数単離した。
感染時特異的に防御応答促進作用を示す化合物は環境負荷の少ない植物免疫賦活農薬としての応用が期待されることから、現在その作用メカニズムの解明を行っている。単離された80以上のHR細胞死亢進化合物の中からその既知薬理作用や構造相関を基にして15化合物を選抜した。これらの化合物をシロイヌナズナ幼病に処理すると、全ての場合にPR1遺伝子の発現を誘導することが確認された。また、サリチル酸合成の必須酵素をコードするSID2遺伝子の欠損株を用いた同様の実験から、13化合物のPR1発現誘導能はSID2依存的であることがわかった。化合物処理後のサリチル酸含量の測定実験によりSID2依存性の13化合物はサリチル酸量を増大させることがわかった。これらの結果は、13化合物はSID2の上流に作用してサリチル酸合成を活性化させ、2化合物はそれ自身がサリチル酸様の働きを持つことを示している。

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植物病害の約8割は糸状菌によって引き起こされる。うどん粉病菌は代表的な糸状菌であり、穀物等に甚大な経済的被害を及ぼしている。うどん粉病菌の植物体への感染は表皮細胞に限られ、胞子が葉の表皮に付着して一日後には表皮細胞内に吸器が形成される。吸器からは植物体の養分を吸収し、組織表面に菌糸を延ばしさらに感染を拡大していく。植物体はこのとき基礎抵抗性を発揮し病原体の増殖抑制を試みているが、うどん粉病菌はこの防御応答を時間的・量的に乗り越えて感染を成立させると考えられている。植物のうどん粉病菌応答に関わる因子は、順遺伝学を基本とした変異体スクリーニングからいくつか同定されているがほとんどが機能未知であり、耐病性に果たす役割は不明である。また、重複する機能を持つ因子がある場合にも順遺伝学的手法は有効ではなく、新規の罹病性因子探索の試みは既知の因子に収斂しがちである。そこで我々は、うどん粉病菌応答に関わるシロイヌナズナ新規因子の探索を目的とし、二次元ゲル電気泳動法によるうどん粉病菌（Golovinomyces orontii）感染葉と非感染葉の比較を行った。本発表においては、差異のあるスポットに対しLC－MS/MS解析を行った結果を報告する。本研究により、うどん粉病菌由来のエフェクター因子を認識するシロイヌナズナの受容体や、シロイヌナズナの基礎抵抗性に関わる新規因子の単離・同定が期待される。

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サリチル酸 (SA) シグナル伝達系は、双子葉植物のみならず単子葉植物のイネの誘導抵抗性においても重要な役割を果たしている。我々はこれまで、イネのSAシグナル伝達系が双子葉植物のものとはかなり異なることを示してきたが、その解析は端緒についたばかりである。今回我々は、イネ完全長cDNAをシロイヌナズナで過剰発現させたイネFOX (full-length cDNA overexpressor) 系統を用いて、イネのSAシグナル伝達系に関与する新規因子の探索を行った。
シロイヌナズナの生育はSA含有培地では阻害されるが、イネ完全長cDNAの過剰発現によりSAシグナル伝達系の活性化が増強されるなどの場合には、外性のSAに対してより感受性になると考えられる。そこで、約1万3千種類のイネ完全長cDNAを過剰発現させた約2万2千のイネーシロイヌナズナFOX系統を、SA高感受性を指標にスクリーニングし、96系統を選抜した。これらの系統から単離されたイネcDNAは、転写、情報伝達、脂質代謝、細胞内輸送など、多岐にわたる機能に関与するタンパク質をコードしていた。81系統について、SA誘導体INA処理の有無でのPR1遺伝子の発現パターンを解析した結果、3グループに分類された。現在、表現型の原因となるcDNAを過剰発現するイネを作製し、病害抵抗性への影響を調べている。

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約13,000種類のイネ完全長cDNAをmixしてCaMV35Sプロモーター下流に連結し、アグロバクテリウムを介してシロイヌナズナに導入することにより、イネ完全長cDNA高発現シロイヌナズナ系統（イネ－ナズナFOX系統）が作出された(松井ら、第47回日本植物生理学会年会講演要旨P.97(2006))。本研究ではイネ由来の病害抵抗性遺伝子を探索する目的で、これまでに作製されたイネ－ナズナFOX系統2万系統（T2）について、シロイヌナズナの病原細菌Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000(Pst3000)に対する感染抵抗性系統の選抜を行った。播種後3週間の植物に、Pst3000をdip法(0.5-2×108CFU/ml)で接種し、6日後に植物の生存状況を調査した。3次スクリーニングまで終了し、最終的にPst3000抵抗性を示した69の候補系統を選抜し、それらに導入されている完全長cDNAを50個以上同定した。同定した完全長cDNAについてシロイヌナズナでの再導入実験を進行中であるが、これまでに少なくとも13個のcDNAについてPst3000抵抗性を再現することを確認した。これらのcDNAによるシロイヌナズナでの耐病性機構について、qPCR等を用いた解析結果を報告する予定である。さらに同定された完全長cDNAを過剰発現させたイネ（T1世代）での耐病性検定の結果についても報告予定である。
本研究は、科学技術振興調整費「イネ完全長cDNAによる有用形質高速探索」によって行なわれた。

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これまでアラビドプシスやタバコを用いた遺伝解析により、抵抗性遺伝子(R遺伝子)の機能に必須な因子のスクリーニングが行われてきたが、シグナル伝達に関わる遺伝子はまだほとんど単離されていない。イネおいてはこれまで網羅的なスクリーニングが行われておらず、耐病性シグナルの分子機構は不明な点が多い。我々はイネ内在性のレトロトランスポゾンTos17を利用した遺伝子破壊系統を用いて、イネにおけるいもち病菌に対する真性抵抗性に必要な因子のスクリーニングを行った。一次スクリーニングとして約48,000系統について非親和性いもち病菌を接種し、抵抗性が減少する変異体を選抜した。得られた変異系統について、表現型とTos17との連鎖解析を行い、連鎖の見られた系統について隣接配列の決定を行った。第一染色体長腕上にTos17の挿入が複数認められる遺伝子が得られ、相補試験ならびに遺伝子発現解析から、得られた遺伝子が抵抗性遺伝子Pishであることが確認された。PishへのTos17の挿入部位は約3.8kbのORF内でランダムに起きており、また独立なTos17の挿入が非常に多数観察されたことから、PishはTos17によるホットスポットであると考えられた。また、Pishに変異を持たない罹病性系統も複数得られており、これらの変異系統では耐病性シグナル伝達に関与する遺伝子に変異が生じている可能性が考えられる。

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白葉枯病は東南アジアおよび日本の西南暖地でのイネの主要病害であり、多くの研究が国際的に行われている。我々は白葉枯病に対する圃場抵抗性を持つ「日本晴」ゲノム内のレトロトランスポゾン Tos17 を増殖させた突然変異集団（ミュータントパネル）に白葉枯病菌を接種することによって、白葉枯病に罹病性である系統を選抜している。突然変異系統の中のXC20系統は、第9染色体に挿入されていた Tos17 が白葉枯病の圃場抵抗性欠失と関係があった。この Tos17 遺伝子が挿入された領域の直後に約430bpのタンパク質翻訳領域が存在した。このタンパク質(XC20 protein)のアミノ酸配列は、類似タンパク質としてトウモロコシZmSAUR2、コショウupa5と相同性があった。ZmSAUR2はオーキシンで誘導されるカルモジュリン結合タンパク質、upa5は斑点細菌病 Xanthomonas type III effector proteinによって誘導されるタンパク質であった。白葉枯病菌も Xanthomonas属であることから、XC20 proteinも病害抵抗性に関連することが推測される。現在は単離した遺伝子をXC20系統に再導入し、白葉枯病圃場抵抗性の回復を調査している。

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エンバクはファイトアレキシンの誘導に代表されるような生体防御に関する化学的知見が豊富である一方で、ストレス誘導性タンパク質の蓄積をはじめとする生化学的知見は乏しいのが現状である。そこで本研究では、エンバクにおける生体防御機構をタンパク質レベルで解析するため、ストレス誘導性タンパク質の検出を試みた。
播種後1週間のエンバク第一葉の裏側表皮を除去しキトサン水溶液に浮かべたものをエリシター処理葉、蒸留水に浮かべたものを対照葉とし、二次元電気泳動に供した。その結果、エリシター処理葉にのみ存在するタンパク質が細胞間隙および細胞質において数種類見いだされた。また、これらのタンパク質は傷害によっても同様の様式で誘導される事から、エンバクの病害反応と傷害に対する応答は共通のメカニズムを経て発現する事が推測された。さらに、生体防御機構におけるストレス誘導性タンパク質の生理学的意義について考察するため、見いだされたタンパク質を LCMS-IT-TOF を用いて同定した。その結果、多くの植物種において植物防御機構への関与が推測されているタンパク質である事が示された。

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低分子量Gタンパク質であるOsRac1はイネ耐病性シグナル伝達経路において、さまざまな抵抗性反応を制御することがこれまでの研究により明らかにされてきた。活性型OsRac1は細胞膜に局在することが知られているが、この細胞膜領域は外部からの刺激を認識し、初期応答をおこなう場所として重要である。その中で、脂質ラフトと呼ばれるステロールやスフィンゴ脂質に富む領域が存在し、シグナル伝達において重要な足場であることが示唆されている。しかし植物においては脂質ラフトに関する情報はほとんど得られていないのが現状である。本発表は、イネの耐病性シグナル伝達における細胞膜領域の役割を調べることを目的としたものである。
イネ培養細胞（金南風）から4℃下でのTriton-X 100処理、ショ糖密度勾配遠心を行い、不溶性画分（DRM）を脂質ラフト画分として得た。この画分に含まれるタンパク質を質量分析装置（LC-ESI/Q-tof）により解析したところ、OsRac1をはじめ耐病性シグナル伝達経路に関わるタンパク質が同定された。また、Hsc70やATPase等、他の植物種で報告のあるタンパク質を本研究においても確認することができた。防御応答において、DRMの関与を詳細に調べるため、イネ培養細胞にエリシターを処理し、OsRac1をはじめDRMに含まれるタンパク質の局在変化について調べたので、これらの結果を紹介する。

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We have shown that OsRac1, a rice Rac GTPase, is involved in innate immunity. In this study we examined the functional relationships between OsRac1, and RAR1 and HSP90, two important components of R gene-mediated disease resistance. OsRAR1-RNAi plants had impaired basal resistance to the blast fungus and the virulent bacterial blight. Constitutively active OsRac1 complemented the loss of resistance, suggesting that OsRac1 and OsRAR1 are functionally linked. Co-immunoprecipitations indicate that OsRac1 forms a complex with RAR1 and HSP90 in vivo. Studies with OsRAR1-RNAi and geldanamycin, a HSP90 specific inhibitor, showed that RAR1 and HSP90 are essential for the OsRac1-mediated immune responses. Furthermore, the function of HSP90, but not RAR1, is essential for their association with OsRac1. OsRac1 also regulates RAR1 expression at both the mRNA and protein levels. Together, our results indicate that OsRac1, OsRAR1 and HSP90 form one or more complexes and play important roles in rice innate immunity.

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植物において病原体の感染と形態形成は密接な関係にあると考えられてきたが、その分子的性状はわかっていない。本研究は抵抗性反応と形態形成に関わるシグナル伝達経路の関係について分子レベルで明らかにすることを目的とした。我々はシロイヌナズナ半優性変異体uni-1Dでは、抵抗性(R)遺伝子の多くが属するNB-LRRファミリーの遺伝子に機能獲得型変異が生じており、変異型UNIタンパク質がサリチル酸経路を介して抵抗性反応を活性化し、それとは独立に形態異常を引き起こす経路を活性化していることを報告してきた。本会ではRタンパク質とサイトカイニン（CK）経路の関係について報告する。uni-1D変異体ではCK応答性遺伝子ARR4, 5, 6の高発現およびCK量の増加が見られた。CK分解酵素遺伝子CKX1の過剰発現によりuni-1D変異体における異所的腋芽形成およびPR-1の高発現が抑制された。また、Rタンパク質RPS2が恒常的に活性化しているrin4変異体でも、uni-1D変異体と同様に異所的腋芽形成、ARR5およびPR-1の高発現が見られた。これらの結果はRタンパク質シグナル伝達経路と、形態形成に関わるCK経路との密接な関係を示唆する。本会では形態異常を部分的に抑制するuni-1D抑圧変異がERECTA遺伝子の機能欠損変異であることも報告し、形態形成と抵抗性反応の関係について考察する。

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植物病原細菌Ralstonia solanacearumによって引き起こされる青枯病はナス科の主要な作物植物に被害を与え，農業生産上の大きな問題となっている。その病徴である萎凋症状は，菌体が植物の根や傷口から侵入して通道組織中で増殖し，菌体外多糖類を生産することによって植物通道組織中の水分移動が阻害されることが原因とされている。これまでに，植物体に対するR. solanacearumの感染メカニズムについては，ゲノム解析を含めて多くの研究成果が報告されている。一方，植物体における防御反応機構と抵抗性誘導については不明な点が多い。
R. solanacearumの非親和性菌株を台木用ナス植物（赤虎）に接種すると、葉脈成長の停止と導管部分の木化誘導が特異的に起こる。これは、病害抵抗性反応として誘導されるケイ皮酸モノリグノール合成経路の特異的活性化の関与を示唆している。そこで本研究では、病原菌感染に伴うナス植物体の抵抗性反応の分子メカニズムを解明することを目的とした。
病原菌感染に引き続いて起こる抵抗性反応時に合成されると考えられるさまざまな二次代謝産物の同定をFT-ICR MSおよびLC-MSなどを使用し、特に、フェニルプロパノイド経路、イソプレノイド代謝経路、シキミ酸経路、ケイ皮酸モノリグノール経路などの代謝中間体物に焦点をしぼり、これらの代謝経路の解析について報告する。

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これまでの研究からキュウリやトマトにおいて、短時間のヒートショック（HS）が植物の内生サリチル酸（SA）の蓄積を誘導し、PR遺伝子の発現を上昇させ、病害抵抗性を増強することが明らかになっている。本研究では、HSによる病害抵抗性誘導メカニズムを明らかにすることを目的とし、モデル植物であるシロイヌナズナを用いた解析を行なった。まず、シロイヌナズナのPR-1の発現を指標としてHS処理条件の検討を行なった結果、45℃ 2-3分で十分なPR-1の発現が認められた。45℃ 2.5分のHS処理を行った結果、PR-1は1日後から発現が認められ、SAの蓄積も確認された。また、HS処理3日後に病原性細菌Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000の接種試験を行なった結果、HS処理による抵抗性誘導が確認された。HS処理1日後からSA合成遺伝子ICS1の発現が認められ、sid2変異株ではHSによる抵抗性誘導が確認されなかったことから、HSによる病害抵抗性の増強にはSA合成が重要であることが示唆された。現在、病害抵抗性とHS応答の関係を調べるため詳細な解析を進めている。

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