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論文

Metabolic alterations in leaves of oxalate-rich plant ${it Rumex obtusifolius}$ L. irradiated by $$gamma$$ rays

北野 沙也佳*; 宮城 敦子*; 大野 豊; 長谷 純宏; 鳴海 一成*; 山口 雅利*; 内宮 博文*; 川合 真紀*

Metabolomics, 11(1), p.134 - 142, 2015/02

https://doi.org/10.1007/s11306-014-0684-4
 被引用回数：8 パーセンタイル：25.41(Endocrinology & Metabolism)

We investigated on the metabolic effectiveness of $$gamma$$ ray irradiation to seeds of ${it Rumex obtusifolius}$, which are known to accumulate high level of soluble oxalate, to lower oxalate accumulation in leaves. Reduced rate of germination, discoloration of cotyledons, and deformed true leaves were observed by elevated irradiation. Metabolome analysis of primary metabolites using capillary electrophoresis-mass spectrometry showed a decrease in oxalate contents in the leaves of plants from $$gamma$$ ray-irradiated seeds. Moreover, organic acids such as malate and 2-oxoglutarate also decreased, whereas amino acids such as glutamate and glutamine increased. These results indicated that seed irradiation by $$gamma$$ rays leads to dynamic changes in metabolic pathways as well as plant growth/development.

口頭

$$gamma$$線照射が強害帰化雑草エゾノギシギシに及ぼす影響

北野 沙也佳*; 川合 真紀*; 宮城 敦子*; 内宮 博文*; 山口 雅利*; 大野 豊; 長谷 純宏; 鳴海 一成

no journal, , 

エゾノギシギシ(タデ科)は、ヨーロッパ原産の多年生草本である。田畑や牧草地などでよく繁殖することから、播種やバイオマス維持等のコストが低い新規牧草としての利用が期待されている。しかしながら、この植物の代謝的特徴として、葉に可溶性シュウ酸を高蓄積することが知られている。本研究では、$$gamma$$線をエゾノギシギシの種子に照射することによって、低シュウ酸個体を作出することを目指している。2,000Gyまでの線量を照射した種子の発芽率は、非照射のものとほとんど変わらず、高い発芽率を維持していた。しかし、発芽後、培養土に移して培養室で育成を続けた結果、700Gy以上の$$gamma$$線を照射した個体は、子葉は展開するものの、本葉の形成ができないまま赤く変色し枯死した。今後、$$gamma$$線照射個体の葉の代謝物の測定を行い、$$gamma$$線照射がシュウ酸代謝に影響を与えているかを調べる。また、後代の植物体から低シュウ酸個体の探索を行う。

口頭

$$gamma$$線が高シュウ酸植物の代謝に及ぼす影響

北野 沙也佳*; 宮城 敦子*; 大野 豊; 長谷 純宏; 鳴海 一成*; 山口 雅利*; 内宮 博文*; 川合 真紀*

no journal, , 

エゾノギシギシ(タデ科)は多年生草本であり、繁殖力が強く播種やバイオマス維持等のコストがかからないことから、新規牧草としての利用が期待できる。しかし、この植物は葉に人や家畜に有害な可溶性シュウ酸を高蓄積する。本研究では、$$gamma$$線をエゾノギシギシの種子に照射することで、低シュウ酸個体の作出を目指すと共に、メタボローム解析を行い低シュウ酸個体の作出へつながる代謝変動を明らかにする。まず、0-3000Gyの$$gamma$$線を照射したエゾノギシギシの種子を発芽させ、その葉から代謝物を抽出し、CE-MS(キャピラリー電気泳動-質量分析装置)でシュウ酸含有量を測定した。その結果、$$gamma$$線照射個体では非照射個体よりもシュウ酸含有量が減少していることが分かった。次に、シュウ酸含有量の違いとその他の代謝物量との関わりを明らかにするため、シュウ酸含有量が多い個体、平均的な個体、少ない個体をそれぞれ10個体ずつ選抜し、計30個体を用いてメタボローム解析を行った。その結果、シュウ酸含有量の少ない個体では共通してグルタミン,グルタミン酸,アスパラギンなどのアミノ酸が増加し、リンゴ酸などの有機酸が減少していた。

口頭

$$gamma$$線がエゾノギシギシのシュウ酸代謝に及ぼす影響

北野 沙也佳*; 宮城 敦子*; 川合 真紀*; 内宮 博文*; 山口 雅利*; 大野 豊; 長谷 純宏; 鳴海 一成*

no journal, , 

エゾノギシギシ(タデ科)は、田畑や牧草地などでよく繁殖することから、播種やバイオマス維持等のコストが低い新規牧草としての利用が期待されている。一方、この植物の代謝的特徴として、葉に動物が過剰摂取をすると害になる可溶性シュウ酸を高蓄積する。そのため、エゾノギシギシの牧草化においては、シュウ酸に関係する代謝経路を解析し、低シュウ酸の系統を作出することが必要である。その一環として、本研究では、シュウ酸に関係する代謝変動を明らかにするため、$$gamma$$線をエゾノギシギシの種子に照射しメタボローム解析を行った。その結果、$$gamma$$線を照射した個体では非照射の個体よりもシュウ酸含有量が低下する傾向が見られた。シュウ酸含有量の少ない個体では共通してグルタミン,グルタミン酸,アスパラギンなどのアミノ酸が増加し、2-オキソグルタル酸やリンゴ酸などの有機酸が減少しており、主要な代謝物とシュウ酸との代謝関係を関連付けることができた。

口頭

イオンビームを照射した高シュウ酸植物エゾノギシギシの代謝解析

宮城 敦子*; 北野 沙也佳*; 長谷 純宏; 大野 豊; 山口 雅利*; 川合 真紀*

no journal, , 

タデ科のエゾノギシギシ${it Rumex obtusifolius}$は、繁殖力が旺盛であり、スイバ${it R. acetosa}$等の食用ギシギシよりもアミノ酸やビタミンC含有量が高い。しかしながら、シュウ酸も高蓄積するため、エゾノギシギシを食用とするためには低シュウ酸化が必要である。本研究ではエネルギー付与率が高く、より多様な変異が期待できるイオンビームの種子照射を行い、シュウ酸を中心とした代謝変動を解析した。具体的には、休眠打破のために1ヶ月程度低温(4$$^{circ}$$C)処理を行ったエゾノギシギシ種子に0-1000Gyのイオンビーム($$^{12}$$C$$^{6+}$$, 320MeV)を照射し、発芽後1ヶ月の植物体のシュウ酸含有量をCE-MSにより測定した。その結果、照射線量の増加に伴ってシュウ酸含有量が増加する傾向が示された。シュウ酸含有量に影響を及ぼす代謝物を探るため、シュウ酸以外の約50種の代謝物についても解析したところ、イオンビームによりシュウ酸が蓄積した個体ほどクエン酸などの有機酸が増加し、逆にアミノ酸や糖リン酸の減少傾向が見られた。

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