豚の肝臓を過酸化水素水に入れると酸素が発生します。これは、細胞小器官であるペルオキシソームに多く含まれる酵素のカタラーゼのはたらきで、過酸化水素を分解して酸素と水に変えるからです。カタラーゼはアルコールを分解する際に必要とされるため、肝臓に多く含まれますが、植物にも含まれています。

過酸化水素は活性酸素の一種で、活性酸素とは呼吸や代謝によって発生しますが、この酸化ストレスが細胞の老化や病気の原因になります。このストレスを回避するために、人間や植物は酵素などの抗酸化物質で活性酸素を除去するのです。

この研究では、入手しやすいダイコンを使って、カタラーゼの活性と他の生命活動との関係、そして、ダイコン酸化ストレスの回避戦略の解明をめざしました。

調べたのは、(1)カタラーゼ活性、(2)呼吸量、(3)辛味成分、(4)ビタミンＣ、(5)デンプンの５つです。

また、全ての実験においてダイコンを図のA～Eの5つの部位に分けて実験を行いました。Aを最上部、Eを最下部としました。

実験１.カタラーゼ活性

すりおろしたダイコンを過酸化水素水に入れ、発生した酸素量を調べました。カタラーゼは全ての部位に含まれますが、発生した酸素量から、上の部位ほどカタラーゼの活性が高いことがわかりました。

実験２.呼吸量

ダイコンを袋に入れ、25℃の暗所で24時間放置し、その前後のCO2・０2の濃度を調べました。呼吸量は部位による違いがあり、上位の部分から順に大きく、最下部(E)とそのすぐ上(D)はほとんど変わりませんでした。

実験３.辛味成分(イソチオシアネート)
実験４.ビタミンＣ
実験５.デンプン

辛味成分は下の部位ほど多く、ビタミンＣは下の部位ほど少なく、デンプン量はＡからＤがほぼ同じでＥが多いことがわかりました。

実験1でカタラーゼの活性は上部ほど大きいことが示されましたが、これと同様の傾向を示したのが呼吸量(実験2)とビタミンC(実験4)、カタラーゼ活性とは異なる傾向を示したのが辛味成分(実験3)とデンプン(実験5)です。

また、根の上部(D)と最下部(E)の呼吸量はほぼ等しいのに対して、カタラーゼの活性は最下部(E)でかなり低くなっていました。

ダイコンのカタラーゼ活性には、部位によって違いが見られましたが、カタラーゼ活性と呼吸量に相関が見られたことから、カタラーゼは呼吸などダイコンの異化に関わっていることが示されました。

一方、デンプンや辛味成分の合成という同化のはたらきとカタラーゼは関係していないと考えられます。

また、根の最下部では呼吸量に対してカタラーゼの活性がたいへん低いので、カタラーゼに代わる抗酸化物質が存在すると考えられます。今回調べた中で、辛味成分のイソチオシアネートはカタラーゼが少ない部位ほど多く含まれていたので、カタラーゼに代わる抗酸化物質である可能性が考えられます。

これらのことから、植物はカタラーゼなどの酵素と、その他の抗酸化物質を併用することで酸化ストレスを回避し、病気や老化を防いでいると考えられます。