サイトカイニン（6-ベンジルアミノプリン）は、ニンジンのリグニン生合成に関わる遺伝子の発現を上昇させ、リグニン化を促進する

Cytokinin (6-benzylaminopurine) elevates lignification and the expression of genes involved in lignin biosynthesis of carrot.

• Ahmed Khadr
• Ya-Hui Wang
• Rong-Rong Zhang
• Xin-Rui Wang
• Zhi-Sheng Xu
• Ai-Sheng Xiong

抄録

人参は世界中で消費されている根菜類で、栄養価が高い。それは、最も重要な10の野菜作物の一つと考えられています。サイトカイニンは、植物の成長過程の多くのプロセスを制御する植物ホルモンの必須クラスです。これまで、サイトカイニンであるBAPがニンジンタップルートのリグニン生合成および関連遺伝子の発現プロファイルに及ぼす影響は不明であった。本研究では、ニンジンタップルーツのリグニン関連遺伝子発現プロファイル、リグニン蓄積、解剖学的構造、形態学的特徴に及ぼすBAPの影響を調べることを目的とした。ニンジンの根を異なる濃度のBAP（0、10、20および30mgL）で処理した。その結果、BAPの施用により、植物長、シュート鮮度重量、根鮮度重量、タップルート径が有意に増加した。また、BAPを20mgLまたは30mgLで施用すると、平均葉柄数が増加した。また，BAP処理により，木部血管の数と幅が増加した。また，30mgLの濃度でBAPを処理したタップルーツでは，髄質細胞数が有意に誘導された。また、BAPはリグニン生合成遺伝子のほとんどの発現レベルを有意に上昇させ、ニンジンのタップルーツにおけるリグニン蓄積量を増加させた。これらの結果は、BAPが人参タップルーツの成長発達とリグニン化に重要な役割を果たしている可能性を示唆しています。これらの結果は、ニンジンのタップルーツにおけるサイトカイニンレベルの制御を介した根のリグニン化制御に焦点を当てた研究のための貴重なデータベースを提供するものである。

Carrot is a root crop consumed worldwide and has great nutritional qualities. It is considered as one of the ten most important vegetable crops. Cytokinins are an essential class of the plant hormones that regulate many processes of plant growth. Till now, the effects of cytokinin, BAP, on lignin biosynthesis and related gene expression profiles in carrot taproot is unclear. In order to investigate the effect of applied BAP on lignin-related gene expression profiles, lignin accumulation, anatomical structures, and morphological characters in carrot taproots. Carrot roots were treated with different concentrations of BAP (0, 10, 20, and 30 mg L). The results showed that the application of BAP significantly increased plant length, shoot fresh weight, root fresh weight, and taproot diameter. In addition, BAP at 20 mg L or 30 mg L enhanced the average number of petioles. BAP treatment led to increased number and width of xylem vessels. The parenchyma cell numbers of pith were significantly induced in taproots treated with the BAP at a concentration of 30 mg L. BAP significantly upregulated most of the expression levels of lignin biosynthesis genes, caused elevated lignin accumulation in carrot taproots. Our results indicate that BAP may play important roles in growth development and lignification in carrot taproots. Our results provide a valuable database for more studies, which may focus on the regulation of root lignification via controlling cytokinin levels in carrot taproots.