植物細胞生化学分野


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沿革

植物細胞生化学分野は1992年に農学部の改組に伴って新設され、山谷知行教授が講座主任として着任しました。

細胞生化学講座の開設に際しての旧農芸化学科の方針は、近年特に進歩が著しい分子生物学を取り入れた植物学の研究を行うこととされました。この方針に沿った形で、現在本講座(研究分野)で行っている研究は、イネとシロイヌナズナを中心に、植物における窒素の体内利用の分子機構の解明に重点を置いています。

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はじめに

植物は、根で土壌中の窒素を植物体内へ輸送します。そして、無機窒素をアミノ酸へ同化します。アミノ酸から、タンパク質・核酸・葉緑素など、窒素を含む多くの化合物が合成されます。同時に、限られた窒素を有効利用するために、体内でリサイクルするシステムが発達しています。動物は、植物が合成した窒素化合物や他の化合物に依存して生存しています。植物の窒素利用は、地球上の全生命のみなもとです。この重要な植物の機能を理解する目的で、窒素の一次代謝に関わるテーマにそって研究を進めています。

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窒素の輸送

植物が土壌から吸収する窒素は様々な種類があります。根は硝酸やアンモニウムなどのイオンをおもに輸送します。窒素肥料として良く用いられる尿素も輸送することができます。植物の根における窒素の輸送は、様々な段階で制御されています。窒素の輸送担体とその制御機構についての研究を進めています

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無機態窒素のアミノ酸への同化

土壌から植物細胞内へ輸送された無機態窒素はアミノ酸へ同化されます。グルタミン合成酵素、グルタミン酸合成酵素、アスパラギン合成酵素を主な標的として、それらの遺伝子の単離と構造解析、遺伝子発現とその制御機構、酵素タンパク質の免疫組織学的な解析などの研究を展開しています。

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窒素のリサイクル

イネの穂を構成する窒素の半分以上は、葉身などで活躍したタンパク質・核酸・クロロフィルなどの窒素が老化に伴って転流され、再利用されていることがわかっています。この窒素利用の過程では、老化葉身でタンパク質などが分解された後、主にアミドの形で篩管を介して若い組織に転流され、再び様々な合成反応に再利用されます。イネの生産性や品質に関わる重要な機構です。



植物細胞生化学分野
東北大学・大学院農学研究科
仙台市青葉区荒巻字青葉468-1, 980-8572