2011年9月27日
左から阪井教授、川口教务补佐员、由里本准教授
阪井康能 農学研究科／学際融合教育推進センター 生理化学研究ユニット教授、由里本博也 農学研究科准教授、川口甲介 同教務補佐員らの研究グループの成果が科学誌「PLoS One」の電子版に掲載されました。
【论文情报】
Kawaguchi K, Yurimoto H, Oku M, Sakai Y (2011) Yeast Methylotrophy and Autophagy in a Methanol-Oscillating Environment on Growing Arabidopsis thaliana Leaves. PLoS ONE 6(9): e25257. doi:10.1371/journal.pone.0025257
研究の背景
エタノールが酒精と呼ばれるのに対し、メタノールは木精（木のアルコール）と呼ばれる。植物表层にはメタノールが大量に含まれ、植物の叶からは年间约1亿トンのメタノールが大気中に放出されるため、森林大気中ではメタノール浓度が高く、地球温暖化にも影响を与えていることが知られている。一方、微生物は自然界の分解者（扫除屋）と言われるが、メタノールを食べる颁1微生物と呼ばれるものがいて、土中や植物表面に住んで、植物の分解者の一つと考えられている。だが、植物叶上でのメタノール浓度や、颁1微生物がどのようなライフスタイルで生きているのか、全く明らかになっていなかった。
研究の概要
メタノールに応答して光る细胞センサーの开発と植物表层メタノール浓度の日周変动
従来、植物から放出されるメタノール量は、空気中のメタノール浓度により测定されていたが、植物表面のメタノール浓度はわからない。今回、メタノール浓度に応答して蛍光を発する「メタノール细胞センサー」を新たに开発して、植物表面のメタノール浓度を、直接计测したところ、若い叶の上ではメタノール量が日周性をもって変动しており、夜に高く、昼间はほとんどないことがわかった。
微生物もアルコールは夜に饮む
メタノール量が日周変动する植物叶上では、メタノールを食べる颁1酵母が、2週间で3～4回ぐらいの分裂をすることにより、非常にゆっくりと増えることがわかった。植物の表面で、メタノールを食べるために必要な遗伝子と细胞内小器官（ペルオキシソーム）の动きを调べてみると、こちらもメタノール浓度にあわせて、昼夜で増减していた。また、メタノールを食べるための遗伝子やペルオキシソームを増やしたり减らしたりするための遗伝子が、颁1酵母が植物上で増えるためには必要であった。人と同じように、颁1酵母は、夜にメタノールを饮んで生活していることになる。
栄养源の少ない枯叶の上では、堪え忍んで次のチャンスを待つ
老化した叶や枯叶の上では、メタノール浓度がかなり高く、颁1酵母は、ペルオキシソームを细胞内容积の80％ぐらいになるまで発达させて、その中に栄养分の一つであるタンパク质を大量にため込んでいた。植物叶上には他の栄养分が少ないので、枯れた后、叶ごと一绪に土におちて、次に栄养分を手にする机会をうかがっていると考えられる。
将来展望
颁1酵母がメタノールを食べるという性质は、これまでワクチンや医薬品など有用タンパク质を製造するために利用されており、今回の研究は、培养のいらない植物上でのタンパク质直接生产が颁1酵母により可能なことを示している。また、颁1酵母の自然界での生き様、すなわち植物上でのメタノール浓度の日周変动や颁1酵母が植物上でもメタノールを食べている事実は、今后、温室効果ガスの一つであるメタンを削减するために必要な基本情报であり、今后は、环境问题を解决できるような技术开発を行っていきたい。
関连リンク
- 论文は以下に掲载されております。
（京都大学学术情报リポジトリ（碍鲍搁贰狈础滨））
- 京都新聞（9月27日夕刊 8面）および産経新聞（9月28日 24面）に掲載されました。