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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

放射線照射高シュウ酸植物のメタボローム解析

宮城 敦子*; 北野 沙也佳*; 大野 豊; 長谷 純宏; 川合 真紀*

no journal, , 

$$gamma$$線を照射した種子から発芽した高シュウ酸植物エゾノギシギシの成長調査およびシュウ酸をはじめとする一次代謝物のメタボローム解析を行った。0-3000Gyの$$gamma$$線照射を行った種子のうち、0-2000Gyでは発芽率が8割以上であったが、高線量($$>$$1000Gy)を照射した種子では多くの個体が本葉を形成できずに枯死した。また、500Gy以下の低線量照射個体で本葉を形成できた場合でも、第2葉以降の葉を形成できずに致死する個体も観察された。そのため、第2葉以降を形成可能な植物体を生育可能な個体とみなし、キャピラリー電気泳動-質量分析装置(CE-MS)を用いて、播種後1ヶ月の第3葉の解析を行った。その結果、線量依存的にシュウ酸含有量が減少し、非照射個体の約3分の1程度にまで低下した。また、シュウ酸含有量の低下した個体ではグルタミン,グルタミン酸,アスパラギンなどのアミノ酸が増加し、2OG(2-オキソグルタル酸)やリンゴ酸が減少する傾向が見られた。このことから、$$gamma$$線照射により、シュウ酸及びTCA回路の有機酸が減少した一方、アミノ酸の合成が促進されたと考えられた。

口頭

イオンビーム照射がエゾノギシギシのシュウ酸代謝に及ぼす影響

宮城 敦子*; 北野 沙也佳*; 川合 真紀*; 大野 豊; 長谷 純宏

no journal, , 

イオンビームがエゾノギシギシに及ぼす影響を調べるため、まず発芽後1ヶ月のイオンビーム照射個体の生存率を調査したところ、200Gy以上の照射個体は本葉を形成出来ず致死であった。そこで、100Gy以下の生存個体の第3葉におけるシュウ酸含有量をCE-MSを用いて測定した。その結果、イオンビーム照射個体では非照射個体に比べて可溶性シュウ酸の増加傾向が見られた。シュウ酸と他の代謝物との相関を明らかにするため、シュウ酸含有量の多い個体(138-166$$mu$$mol/gFW)、平均的な個体(73-80$$mu$$mol/gFW)、少ない個体(34-42$$mu$$mol/gFW)を10個体ずつ選抜し、計30個体のメタボローム解析を行った。その結果、シュウ酸の多い個体では有機酸が増加し、少ない個体ではアミノ酸が減少する傾向が見られた。イオンビーム照射によりアミノ酸合成が阻害されTCAサイクルの有機酸が蓄積した結果、シュウ酸が蓄積したためと考えらた。

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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