干ばつストレスに曝されたコムギ苗におけるオートファジーによる生存がプログラムされた細胞死に先行している

Autophagic Survival Precedes Programmed Cell Death in Wheat Seedlings Exposed to Drought Stress.

• Yong-Bo Li
• De-Zhou Cui
• Xin-Xia Sui
• Chen Huang
• Cheng-Yan Huang
• Qing-Qi Fan
• Xiu-Sheng Chu

抄録

植物におけるオートファジーとプログラムされた細胞死（PCD）の同時発生はこれまでの研究で示されているが、オートファジーとPCDの関係やその要因は明らかにされていない。本研究では、小麦品種「ジマイ22」の苗を用いて、ポリエチレングリコール（PEG）8000誘導干ばつストレス下でのオートファジーとPCDの発生を調べた。その結果、オートファジーとPCDは順次発生し、オートファジーは比較的早い段階で、PCDはかなり遅い段階で発生した。これらの結果から、干ばつストレスの持続時間がオートファジーに続く PCD の発生を決定していることが示唆された。さらに、オートファジー阻害剤である 3-メチルアデニン（3-MA）の添加とオートファジー関連遺伝子 6（ATG6）のノックダウンは、それぞれ PEG-8000 の PCD を促進させ、オートファジーの阻害は干ばつストレス下でも PCD を引き起こすことが示唆された。以上の結果から、小麦苗は軽度の干ばつストレス下ではオートファジーを介して生存し、その後の PCD は重度の干ばつストレス下でのみ発生することが確認された。

Although studies have shown the concomitant occurrence of autophagic and programmed cell death (PCD) in plants, the relationship between autophagy and PCD and the factors determining this relationship remain unclear. In this study, seedlings of the wheat cultivar Jimai 22 were used to examine the occurrence of autophagy and PCD during polyethylene glycol (PEG)-8000-induced drought stress. Autophagy and PCD occurred sequentially, with autophagy at a relatively early stage and PCD at a much later stage. These findings suggest that the duration of drought stress determines the occurrence of PCD following autophagy. Furthermore, the addition of 3-methyladenine (3-MA, an autophagy inhibitor) and the knockdown of autophagy-related gene 6 (ATG6) accelerated PEG-8000-induced PCD, respectively, suggesting that inhibition of autophagy also results in PCD under drought stress. Overall, these findings confirm that wheat seedlings undergo autophagic survival under mild drought stress, with subsequent PCD only under severe drought.