ユニコナゾールトリアゾール植物成長調整剤植物の高さ調節や苗の過剰成長防止に広く用いられているユニコナゾール。しかし、ユニコナゾールが苗の胚軸伸長を阻害する分子メカニズムは依然として不明であり、胚軸伸長のメカニズムを調査するためにトランスクリプトームとメタボロームのデータを組み合わせた研究はごくわずかしかない。本研究では、ユニコナゾールがハクサイの苗の胚軸伸長を著しく阻害することを観察した。興味深いことに、トランスクリプトームとメタボロームの複合解析に基づき、ユニコナゾールが「フェニルプロパノイド生合成」経路に有意な影響を与えることを発見した。この経路では、リグニン生合成に関与する酵素調節遺伝子ファミリーの遺伝子BrPAL4のみが有意に下方制御されていた。さらに、酵母ワンハイブリッドおよびツーハイブリッドアッセイにより、BrbZIP39がBrPAL4のプロモーター領域に直接結合し、その転写を活性化できることが示された。ウイルス誘導遺伝子サイレンシングシステムは、BrbZIP39がハクサイの胚軸伸長と胚軸リグニン合成を正に制御できることをさらに証明した。この研究の結果は、クロコナゾールによるハクサイの胚軸伸長阻害の分子制御メカニズムに関する新たな知見を提供する。クロコナゾールがBrbZIP39-BrPAL4モジュールを介したフェニルプロパノイド合成を阻害することでリグニン含有量を減少させ、それによってハクサイ実生の胚軸矮化を引き起こすことが初めて確認された。
キャベツ（Brassica campestris L. ssp. chinensis var. utilis Tsen et Lee）はアブラナ属に属し、私の国で広く栽培されている有名な一年生アブラナ科野菜です（Wang et al., 2022; Yue et al., 2022）。近年、キャベツの生産規模は拡大を続け、栽培方法は従来の直播栽培から集約的な苗栽培と移植栽培に変わりました。しかし、集約的な苗栽培と移植栽培の過程で、胚軸の過剰な成長により苗がひょろひょろになり、苗の品質が低下する傾向があります。したがって、胚軸の過剰な成長を制御することは、キャベツの集約的な苗栽培と移植栽培における喫緊の課題です。現在、トランスクリプトミクスとメタボロミクスのデータを統合して胚軸伸長のメカニズムを解明する研究はほとんどありません。クロランタゾールがハクサイの胚軸伸長を調節する分子メカニズムはこれまで研究されていませんでした。本研究では、ユニコナゾール誘発性ハクサイ胚軸矮化に反応する遺伝子および分子経路を特定することを目的としました。トランスクリプトーム解析、メタボローム解析、酵母ワンハイブリッド解析、デュアルルシフェラーゼアッセイ、およびウイルス誘導遺伝子サイレンシング（VIGS）アッセイを用いて、ユニコナゾールがハクサイ実生におけるリグニン生合成を阻害することにより、ハクサイの胚軸矮化を誘導することを見出しました。本研究結果は、ユニコナゾールがBrbZIP39–BrPAL4モジュールを介したフェニルプロパノイド生合成を阻害することにより、ハクサイの胚軸伸長を阻害する分子調節メカニズムに関する新たな知見を提供します。これらの結果は、市販苗の品質向上や野菜の収量と品質の確保に重要な実用的意義を持つ可能性があります。
全長BrbZIP39 ORFをpGreenll 62-SKに挿入してエフェクターを作製し、BrPAL4プロモーター断片をpGreenll 0800ルシフェラーゼ（LUC）レポーター遺伝子に融合してレポーター遺伝子を作製した。エフェクター遺伝子ベクターとレポーター遺伝子ベクターをタバコ（Nicotiana benthamiana）の葉に同時形質転換した。
代謝物と遺伝子の関係を明らかにするために、メタボロームとトランスクリプトームの統合解析を行った。KEGGパスウェイ濃縮解析では、DEGとDAMが33のKEGGパスウェイで共濃縮されていることが示された（図5A）。その中で、「フェニルプロパノイド生合成」パスウェイが最も有意に濃縮されており、「光合成炭素固定」パスウェイ、「フラボノイド生合成」パスウェイ、「ペントース-グルクロン酸相互変換」パスウェイ、「トリプトファン代謝」パスウェイ、「デンプン-スクロース代謝」パスウェイも有意に濃縮されていた。ヒートクラスタリングマップ（図5B）では、DEGに関連するDAMがいくつかのカテゴリーに分けられ、その中でフラボノイドが最大のカテゴリーであることが示され、「フェニルプロパノイド生合成」パスウェイが胚軸矮性化に重要な役割を果たしていることが示唆された。
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投稿日時：2025年3月24日
