一過性の暗処理の時期がサトウキビの炭素・窒素代謝と糖シグナル伝達を規定する

変動する光環境は野外で一般的に見られる。しかし、C4作物が短期的な炭素欠乏時に炭素代謝と窒素代謝を協調させる機構は、依然として十分に解明されていない。本研究では、明暗周期の異なる時相に一過性の暗処理を施し、光の喪失時期が市販品種サトウキビの葉における光合成、炭水化物代謝回転、アミノ酸動態、および糖感知経路に及ぼす影響を評価した。日の早い時間帯の暗処理は光合成誘導を著しく損ない、気孔制限と代謝制限の時間的な不一致を明らかにした一方、正午および日の遅い時間帯の処理は、炭素同化に一時的かつ時間帯特異的な攪乱を引き起こした。これらの変化は、スクロースの保持と異化的動員との均衡を変化させ、デンプン貯蔵量および遊離アミノ酸に処理依存的な変化をもたらした。概日時計の中核構成要素はおおむね相互の位相関係を維持したが、その振幅は処理間で異なり、炭素状態から部分的に脱共役していることと整合した。暗処理はエネルギーシグナル伝達も再編成し、SnRK1およびDIN6の応答はスクロースのより大きな減少と関連していた。特に、トレハロース経路の転写産物ではネットワーク結合性に顕著な変化が見られ、ScTPSIIGは、光合成能力、水利用形質、糖感知、およびアミノ酸代謝に関連する高結合性の候補として一貫して浮上した。総じて、これらの結果は、炭素制限の時期と残存スクロースの利用可能性がそれぞれ異なる代謝応答を形成する一方、トレハロース代謝が明暗周期中の炭素・窒素調整を協調させる候補制御層を提供することを示しており、クラスII TPSタンパク質がサトウキビの代謝レジリエンスを機能的に研究するための標的であることを示唆する。

https://doi.org/10.64898/2026.09.01.748396