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2014年01月28日
青から赤へ 〜ペチュニアの花色を調節する遺伝子の発見〜

 ペチュニアは春から秋にかけて、ベランダや花壇を彩る草花として世界中で人気の植物です。アムステルダム自由大学(オランダ)のMarianna Faraco、Francesca M. Quattrocchio博士らと基礎生物学研究所の星野敦助教などからなる研究グループは、PH1とPH5という液胞膜に存在する2つのポンプタンパク質がペチュニアの花を赤くしており、これらのポンプが機能しなくなると花が青くなることを発見しました。

 

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図:PH1とPH5による液胞内pHと花色の調節

 

 ペチュニアの花の色は、細胞の液胞内に含まれるアントシアニンと呼ばれる色素によって決まります。アントシアニンにはpHに依存して色が変わる性質があります。今回研究グループは、ポンプタンパク質のPH1とPH5に、アントシアニンが含まれている液胞のpHを下げる(酸性化する)機能があることを証明しました。そして、これらが正常に機能して液胞内のpHが低くなると、アントシアニンは赤く発色して花は赤色になることや、突然変異によりPH1やPH5の機能が失われると、液胞内のpHが高くなってしまうために花は青色になることを明らかにしました(図)。従来、植物の液胞の酸性化は、V-ATPaseやV-PPaseというポンプタンパク質によるプロトン(水素イオン、H+)の輸送で行われていることが知られてきました。今回解析されたPH1とPH5は、これらのプロトンポンプとは異なるP-ATPaseというポンプタンパク質です。PH1とPH5は液胞膜上で複合体を形成してプロトンを運ぶことで、アントシアニンの赤色化に必要な低いpHを作り出しています。このような液胞内のpHを調整する新しい仕組みは、ほかの花や果実などでも働いている可能性があります。

 この研究成果は生命科学専門誌Cell Reports(2014年1月16日号)にて発表されました。