植物はDNAを自己分解しリン栄養として吸収する 神戸大学などの研究

2018年11月19日 08:23

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DPD1ヌクレアーゼ=オルガネラDNAを分解する酵素を発見。(画像:神戸大学発表資料より)

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 リンは植物にとって必要不可欠で、その三大栄養素に数えられる。市販の肥料などにも用いられているので、それは一般にもなじみのある話だと言ってよいだろう。今回の神戸大学らの発見は、多くの種子植物が普遍的に、細胞内のDNAを自己分解してリンを栄養として取り出している、というものである。

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 植物は光合成によって大気中の二酸化炭素から有機物を作って生きている。だが、窒素、カリウム、そしてリンは外部から栄養として吸収しなければならない。この三つが植物の三大栄養素である。

 細胞内において、リンは有機リン(リン酸)として利用されており、DNAやRNAなどの核酸は、リン酸を非常に多く含んでいる。特にDNAは、一般的には遺伝子として有名であるわけだが、見る角度を変えればヌクレオチド(ヌクレオシドにリン酸基が結合した物質)でもあり、つまりリン酸の宝庫なのである。

 ただ、通常、DNAを分解してしまうと細胞が死んでしまうため、DNAに含まれるリンの栄養としての活用についてはこれまでよく分かっていなかった。

 今回、岡山大学資源植物科学研究所坂本亘教授と高見常明技術専門職員、神戸大学大学院理学研究科の三村徹郎教授、広島大学大学院理学研究科の草場信教授らの共同研究グループは、細胞内に共生する小器官であるミトコンドリアと、そして葉緑体が持つオルガネラDNAに着目した。オルガネラDNAとは、真核生物の細胞核の外の細胞小器官すなわちオルガネラに含まれるDNAのことである。

 オルガネラDNAは植物の葉などに豊富に含まれており、必要以上の量があると考えられている。これは一見不要なようであるが、植物の葉においては、DPD1ヌクレアーゼという分解酵素によって分解され、リンの再利用に使われていることが、シロイヌナズナならびにポプラを用いた研究によって判明した。以上のことから、DNAが遺伝物質としてだけでなく、栄養貯蔵庫としても機能していることが立証されたのである。

 なお、研究の詳細は、Nature Plants誌に掲載されている。(記事:藤沢文太・記事一覧を見る

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