成長調整剤である5-アミノレブリン酸はトマト植物の耐寒性を高めます。

      主要な非生物的ストレスの一つである低温ストレスは、植物の成長を著しく阻害し、作物の収量と品質に悪影響を及ぼします。5-アミノレブリン酸（ALA）は、動植物に広く存在する成長調節物質です。その高い効能、無毒性、そして容易な分解性から、植物の耐寒性向上プロセスにおいて広く利用されています。
しかしながら、ALAに関する現在の研究のほとんどは、ネットワークのエンドポイントの制御に主に焦点を当てています。植物の初期の耐寒性におけるALAの作用の具体的な分子メカニズムは現在のところ不明であり、科学者による更なる研究が必要です。
2024年1月、園芸研究誌に、ノースウェスタン大学農林学部の胡暁輝教授のチームによる「5-アミノレブリン酸はトマトのSlMYB4/SlMYB88-SlGSTU43活性酸素種消去モジュールを制御することで耐寒性を高める」と題する研究論文が掲載されました。
本研究では、トマト（Solanum lycopersicum L.）においてグルタチオンS-トランスフェラーゼ遺伝子SlGSTU43が同定されました。研究の結果、ALAは低温ストレス下でSlGSTU43の発現を強く誘導することが示されました。SlGSTU43を過剰発現する遺伝子組み換えトマト系統は、活性酸素種消去能が著しく向上し、低温ストレスに対する顕著な耐性を示しました。一方、SlGSTU43変異系統は低温ストレスに感受性を示しました。
さらに、研究結果は、ALAが変異株の低温ストレス耐性を高めないことを示しました。したがって、本研究は、SlGSTU43遺伝子がALAによるトマトの耐寒性向上過程において重要な遺伝子であることを示唆しています（図1）。
さらに、本研究ではEMSA、Y1H、LUC、ChIP-qPCRによる検出により、SlMYB4およびSlMYB88がSlGSTU43プロモーターに結合してSlGSTU43の発現を調節できることが確認されました。さらに実験を進めたところ、SlMYB4およびSlMYB88はトマトの低温ストレス耐性を高め、SlGSTU43の発現を正に制御することで、ALCプロセスにも関与していることが示されました（図2）。これらの結果は、ALAがトマトの低温ストレス耐性を高めるメカニズムに関する新たな知見をもたらします。
詳細情報：Zhengda Zhang他「5-アミノレブリン酸はトマトの活性酸素種除去に関与するSlMYB4/SlMYB88-SlGSTU43モジュールを制御することで耐寒性を高める」、Horticulture Research (2024). DOI: 10.1093/hour/uhae026
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