植物の環境適応の過程で「水を取るか、病害菌から身を守るか」決め手となった仕組みを解明

2017/05/29

東京農業大学(世田谷区桜丘1-1-1)は、世界各地から採取したシロイヌナズナを用いて、自然界において植物が様々な環境に適応する過程で、浸透圧(水分欠乏)耐性を取るか病害抵抗性を取るか、その決め手となっている遺伝子を発見しました。これは、東京農業大学生命科学部バイオサイエンス学科の太治輝昭教授らが奈良先端科学技術大学院大学・千葉大学・理化学研究所など他機関との共同研究によって得られた成果です。
 今回の研究成果は、科学雑誌「Nature Plants」(オンライン版 ロンドン時間5月26日16:00、日本時間5月27日0:00)に掲載されました。

【本研究成果のポイント】
●同じ種の植物であっても、浸透圧(水分欠乏)耐性を持つか持たないかを分ける決め手となるACQOS遺伝子を同定
●ACQOS遺伝子の獲得と喪失の変遷から、植物における浸透圧耐性進化の一つの道筋を解明
●ACQOS遺伝子は病害抵抗性に重要であり、その働きを失うことが浸透圧耐性の獲得につながることを解明

 干害・塩害・冷害は、植物が水を吸えなくなるストレス(浸透圧ストレス)により引き起こされる、農業上最も被害の大きな害として知られています。近年の研究により植物の耐性メカニズムの一端が明らかになりつつありますが、往々にして植物の成長や他の働きが悪くなるなどの弊害が伴います。そのような制限がある中で植物は様々な環境変動にどのように対応しているのでしょうか。自然界には極めて高い耐性を示す植物が存在する一方で、同じ種であってもそのような耐性が失われている例があります。植物が同じ種内でも耐性を持つ植物と持たない植物に分かれてきた進化的要因やその背景でどんな遺伝子が働いているのかに関しては不明でした。モデル植物として分子生物学的研究に広く利用されているシロイヌナズナは、世界中の様々な地域に生息し、その数は1000以上に上ります。これらは様々な環境条件に適応した結果、同じ種でありながら、浸透圧耐性に違いがあることが知られています。本成果では、そのような数百グループのシロイヌナズナを比較することで、ACQOSと名付けた遺伝子が浸透圧耐性の有無を決定することを明らかにしました。驚くことにACQOSは植物の免疫応答に重要な遺伝子でした。ACQOSを有するシロイヌナズナは病害抵抗性に優れる一方で浸透圧耐性が損なわれること、逆にACQOSを失ったシロイヌナズナは高い浸透圧耐性を獲得するものの、病害抵抗性が低下することがわかりました。すなわち、ACQOS遺伝子の有無が病害抵抗性を取るか浸透圧耐性を取るかの決め手となることが明らかになりました。


詳細は添付ファイルをご覧ください。

添付ファイル