明治大学農学部生命科学科の吉本光希教授らの研究グループは、保存中の乾燥種子において細胞内自己成分分解システム、「オートファジー（注1）」が機能することで、長期間の保存後でも発芽能力が維持されることを明らかにした。

本件のポイント
・乾燥種子の胚乳（注2）においてオートファジーが働き酸化ストレスが抑制され、胚乳細胞の品質が維持されることが、種子が長期間に渡り発芽能力を保つうえで重要であることを明らかにした。
・本知見は、種子の保存可能期間を延長するための新規技術の開発に貢献できる可能性を秘めている。
・本研究成果は、米国科学アカデミーが発行する「Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS)」に掲載された。

概要
　明治大学 農学部 生命科学科の吉本光希教授、同 川上直人教授、明治大学 研究・知財戦略機構 篠崎大樹博士研究員、高山恵莉菜（農学研究科博士前期課程 修了生）は、乾燥種子が長期間に渡り発芽能力を維持するために、オートファジーが重要な役割を果たしていることを報告した。
　種子は、いわば「鎧」の役割を持つ種皮で覆われ、胚を物理的に保護したり、抗酸化物質を蓄えたりすることで、保存期間中に受けるストレスを回避している。種皮は死細胞で構成されているが、長期間の保存の後に発芽するためには、保存期間中に継続して受け続けるストレスに適宜応答するシステムも存在する可能性が考えられた。本報告では、種皮の内側に存在し、乾燥種子の胚を取り囲む生細胞である胚乳細胞において、オートファジーが働き、酸化ストレスおよび細胞死を抑制することで、長期間の保存の後でも発芽能力が維持されることを明らかにした。
　本報告は、一見静的にみられる乾燥種子においても、細胞内の膜ダイナミクスを介する分解系であるオートファジーが駆動していることを明らかにした点と、長期保存した老化種子において損傷胚乳が物理的障壁となって発芽が抑制されることを解明した点に意義がある。また、本知見は、発芽能力を保ったまま種子を長期間保存するための新規技術の開発に繋がると期待される。
　本成果は、米国科学アカデミーが発行する総合科学雑誌である「Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS)」に掲載された。本研究の一部は、 日本学術振興会 科学研究費 新学術領域研究 (研究領域提案型) (19H05713) および 特別研究員奨励費 (21J11995) の支援を受けて行われた。

注1：オートファジー
細胞内の主要な自己分解経路の一種。細胞内に生じた隔離膜が伸長し分解対象物を内包したオートファゴソームを形成、オートファゴソームを細胞内の分解区画である液胞に輸送して内容物を分解する (図1)。 注2：胚乳
種子植物の種子の内部にみられる組織。シロイヌナズナ種子では、将来植物体になる胚の外側に胚乳細胞層が存在し、最外層が種皮で覆われている。種皮は死細胞で形成されているが、胚乳と胚は乾燥種子においても生きている。胚乳は、胚に栄養を供給することに加え、環境センサとしても機能することなどが報告されていますが、その役割は完全に理解されていない。

プレスリリースサイト(meiji)：https://www.meiji.ac.jp/koho/press/2023/mkmht0000016kn9t.html