植物科学：防御作用を持つグルコシノレートの排出が種子でのそれらの蓄積に重要である
Nature 617, 7959 doi: 10.1038/s41586-023-05969-x
植物において代謝物の分布を制御する膜輸送体は、重要な農業形質に関与している。作物の可食部の抗栄養因子を除去するために、取り込み輸送体を変異させると、シンク組織での抗栄養因子の蓄積を阻害できる。しかし、これは植物体内の分布パターンを大きく変化させることが多い。一方で、排出輸送体の改変であれば、そのような分布の変化は起こらない可能性がある。アブラナ科の油糧種子作物では、抗栄養防御化合物であるグルコシノレートは種子に転流する。しかし、グルコシノレート類の排出を改変するための分子標的は分かっていない。今回我々は、シロイヌナズナ（Arabidopsis thaliana）において、UMAMIT（USUALLY MULTIPLE AMINO ACIDS MOVE IN AND OUT TRANSPORTER）ファミリーに属するUMAMIT29、UMAMIT30、UMAMIT31が単輸送体機構を持つグルコシノレート排出輸送体であることを特定し、それらの特徴を明らかにする。umamit29 umamit30 umamit31機能喪失三重変異体では、種子のグルコシノレート類レベルが非常に低く、これらの輸送体がグルコシノレート類の種子への転流に重要な役割を担っていることが示された。我々は、UMAMIT単輸送体が、電気化学的勾配に沿う生合成細胞からアポプラストへのグルコシノレートの排出を促進し、アポプラストで高親和性H+共役型グルコシノレート取り込み輸送体GTR（GLUCOSINOLATE TRANSPORTERS）がグルコシノレートを師部に流し込んで種子に転流させるというモデルを提案する。我々の知見は、細胞の栄養恒常性にはエネルギー駆動型が異なる2タイプの輸送体が必要であるという理論を立証している。UMAMIT排出輸送体は、アブラナ科油糧種子作物において、植物体全体での防御化合物の分布を変えることなく、種子の栄養価を改善するための新しい分子標的である。
