2014年01月28日
青から赤へ　～ペチュニアの花色を調節する遺伝子の発見～

ペチュニアは春から秋にかけて、ベランダや花壇を彩る草花として世界中で人気の植物です。
アムステルダム自由大学（オランダ）のMarianna Faraco、Francesca M. Quattrocchio博士らと基礎生物学研究所の星野敦助教などからなる研究グループは、PH1とPH5という液胞膜に存在する2つのポンプタンパク質がペチュニアの花を赤くしており、これらのポンプが機能しなくなると花が青くなることを発見しました。

ペチュニアの花の色は、細胞の液胞内に含まれるアントシアニンと呼ばれる色素によって決まります。
アントシアニンにはpHに依存して色が変わる性質があります。
今回研究グループは、ポンプタンパク質のPH1とPH5に、アントシアニンが含まれている液胞のpHを下げる（酸性化する）機能があることを証明しました。
そして、これらが正常に機能して液胞内のpHが低くなると、アントシアニンは赤く発色して花は赤色になることや、突然変異によりPH1やPH5の機能が失われると、液胞内のpHが高くなってしまうために花は青色になることを明らかにしました（図）。

従来、植物の液胞の酸性化は、V-ATPaseやV-PPaseというポンプタンパク質によるプロトン（水素イオン、H+）の輸送で行われていることが知られてきました。
今回解析されたPH1とPH5は、これらのプロトンポンプとは異なるP-ATPaseというポンプタンパク質です。
PH1とPH5は液胞膜上で複合体を形成してプロトンを運ぶことで、アントシアニンの赤色化に必要な低いpHを作り出しています。
このような液胞内のpHを調整する新しい仕組みは、ほかの花や果実などでも働いている可能性があります。

この研究成果は生命科学専門誌Cell Reports（2014年1月16日号）にて発表されました。


【画像】
図：PH1とPH5による液胞内pHと花色の調節
http://www.nibb.ac.jp/pressroom/news/images/140128/fig1.jpg


---------------引用ここまで　全文は記事引用元をご覧ください----------

▽記事引用元　基礎生物学研究所　2014年01月28日公開記事
http://www.nibb.ac.jp/press/2014/01/28.html

▽関連リンク
Cell Reports, Volume 6, Issue 1, 32-43, 02 January 2014
Copyright c 2014 The Authors
10.1016/j.celrep.2013.12.009
Hyperacidification of Vacuoles by the Combined Action of Two Different P-ATPases in the Tonoplast Determines Flower Color
http://www.cell.com/cell-reports/fulltext/S2211-1247(13)00754-7

花や葉を形作る分子メカニズムを解明
～器官の発生に必須なオーキシンの流れを生み出す仕組みを発見～
自在に園芸植物をデザイン、増産にも期待

【概要】
奈良先端科学技術大学院大学　バイオサイエンス研究科 植物形態ダイナミクス研究室　古谷将彦助教、
田坂昌生教授らは、植物が花や葉を作るさいに必要なホルモンであるオーキシンについて、それを植物体内で働く場所まで届かせるために「オーキシンの流れを生み出す」という基本的な仕組みを明らかにした。
謎と言われた現象を分子遺伝学の手法により解明した。

植物ホルモンであるオーキシンは生合成された部位から機能する場所の方向に流れる形で輸送され、蓄積する。
そして、茎の先端に存在する“芽”においてオーキシンが蓄積することにより、花や葉などの植物の器官が形成される。
このような器官が形成される際のオーキシンの流れ方については明らかになりつつあるが、その流れを生み出す源の仕組みは謎であった。

古谷助教、田坂教授らは、独自に発見したオーキシンの流れを調節する遺伝子群が花の形成時期に機能することに着目。
これらの遺伝子機能を失い、花を作らなくなった変異体を用いて分子遺伝学的解析を行った。
その結果、この変異体ではオーキシンの流れが滞っていることを発見。
このことから、これらの遺伝子群がオーキシンの流れそのものを生み出す源であることを明らかにした。
さらに、これらの遺伝子群がオーキシンそのものによって誘導されることから、オーキシンの流れを増幅する仕組みが示された。

今後、オーキシンの流れを人工的に操作し花や葉の形や配置を自在に変えられる可能性があり、多くの大輪の花をつけるなど園芸植物の改変や農作物、植物バイオマスの増産が期待される。
研究成果は平成２６年１月６日付けで米国科学アカデミー紀要（Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America）の電子版に掲載された。

━━━━━━━━ 引用ここまで　全文は記事引用元でご覧ください ━━━━━━━━



▽記事引用元　奈良先端科学技術大学院大学　プレスリリース　01月17日配信記事
http://www.naist.jp/pressrelease/detail_j/topics/1693/

PDFファイル（356.78 KB）
http://www.naist.jp/topics_pdf/admin_9f368562416956d1de98e144b65b4f5d_1389955083_.pdf

▽関連リンク
PNAS
Masahiko Furutani, doi: 10.1073/pnas.1316109111
MAB4-induced auxin sink generates local auxin gradients in Arabidopsis organ formation
http://www.pnas.org/content/early/2014/01/03/1316109111.abstract