花粉の形成期に蓄積し、冷害の発生に関与する新しい糖質

［要約］イネの雄しべには、花粉の生育に同調して高濃度のアラビノガラクタンプロテインとアラビノガラクトオリゴ糖が順に蓄積する。低温（12℃）はこれら糖質の代謝を阻害するが、耐冷性の強い品種ほど阻害されない傾向がある。

北海道農業試験場・畑作研究センター・品質制御研究チーム

［連絡先］　0155-62-9278

［部会名］　基盤研究

［専門］　生理

［対象］　稲類

［分類］　研究

［背景・ねらい］

作物の冷害（障害型不稔）は、雄しべの中で花粉を形成する生化学反応が低温によって阻害されることによって起こる。有効な冷害対策技術を効率的に開発するためには、冷害の発生メカニズムを基礎的に理解し、問題解決のターゲットを絞りこむ必要がある。このため、花粉の形成に関わる数多くの物質の中から、冷害の原因となるキー物質を発見することをねらいとした。

［成果の内容・特徴］

１. 低温に極めて弱い生育時期の雄しべには、アラビノガラクタンプロテイン（ＡＧＰ）とアラビノガラクトオリゴ糖という糖質が、前後して高濃度に蓄積することを初めて発見した。

２. これら蓄積物質の交代のタイミングは、四分子から小胞子が放出される時期（図１ステージ２→３）に同調している。

３. 低温（12℃）は正常な物質代謝（ＡＧＰの減少・オリゴ糖の増加）を阻害する効果を持っており（図１）、この効果を耐冷性の異なるイネ品種間で比較すると、耐冷性の強い品種ほど低温の影響を受けにくいことが分かった（図２）。

４. 以上の結果より、イネの雄しべに発見されたＡＧＰ及びオリゴ糖は花粉の形成にとって重要な役割を果たしている物質であると同時に、低温下でのこれら糖質の代謝阻害が花粉の生育障害を引き起こす原因の１つであると推定される。

［成果の活用面・留意点］

１. 本知見及び研究方法は作物全般にわたり、遺伝的雄性不稔や花粉形成のメカニズムの解明に活用できる。人工気象器内のポット試験による結果であること、冷害の原因には他にも複数の要因が関与していることに留意する必要がある。

［その他］

研究課題名：生殖器官における代謝

予算区分：大型別枠（生物情報）

研究期間：平成９年度（平成３年〜９年）

研究担当者：川口健太郎、刈屋国男

発表論文等：Kawaguchi K, N,shibuya, T.Ishii, A novel tetrasaccharide,with a structure similar to the terminal sequence of an arabinogalactan-protein,accumulates in a stage

-specific manner,Plant Journal ,9(6),777-785,1996

川口健太郎、刈屋國男、箱山　晋、小池説夫、渋谷直人、イネ葯に局在するオリゴ糖の冷温処理に変動、日本植物生理学会講演要旨集、134、1996

川口健太郎、賀来華江、刈屋國男、箱山　晋、渋谷直人、イネ葯に存在するアラビノガラクタンプロテイン及び関連オリゴ糖の解析、日本植物生理学会講演要旨集、195、1997

Kawaguchi K, N,shibuya, T.Ishii,K.Kariya,S. Hakoyama, Characterization of arabinogalactan-protein related oligosaccharide in reproductive organ. Plant Biology 97. Supp. Plant Physiology, 114(3),244,1997