研究の目的
植物における養水分の主要な吸収器官である根は、相対的に水分含量の高い空間へと伸長する水分屈性能を有する。本研究は、水分屈性の発現機構を解明するとともに、得られた知見を利用して根の伸長制御と養水分の効率的供給を可能にする新たな技術開発に資することを目的とする。
研究項目及び実施体制(◎は研究代表者)
- 水分屈性異常突然変異体の単離と解析
- 多種の植物での水分屈性現象の抽出と解析
(◎宮沢 豊/国立大学法人 東北大学大学院生命科学研究科)
研究の内容及び主要成果
- シロイヌナズナ水分屈性異常突然変異体の単離と解析から、2つの水分屈性制御遺伝子MIZU-KUSSEI (MIZ =水屈性) 1, 2の同定に世界で初めて成功した。特にMIZ1は陸上植物特異的な機能ドメイン(MIZドメインと命名)を有しており、植物の進化における陸地環境への適応に寄与した可能性が示された。
- 水分屈性能を高める目的でMIZ1遺伝子を改変したシロイヌナズナ形質転換体を作出し、水分屈性能が高まることを実証した。
- シロイヌナズナ、キュウリを用いた比較解析により、水分屈性には植物ホルモンであるオーキシンの作用が必須であることの普遍性を立証し、キュウリにおいて水分屈性発現に伴うオーキシン動態を制御する分子CsPIN5を見いだした。
見込まれる波及効果
本研究により同定された水分屈性制御遺伝子を基盤として植物の根の水分屈性能を強化することができるようになれば、乾燥環境における植物生産に有用な分子育種が可能になり、ストレス耐性品種の作出や水分環境制御に関する現状水準の限界を超える新たな技術に発展しうる。
主な発表論文
- Kobayashi A., et al. : A gene essential for hydrotropism in roots. Proc. Natl. Acad. Sci.U.S.A. 104: 4724-4729 (2007)
- Kaneyasu T., et al. : Auxin response, but not its polar transport, plays a role in hydrotropim of Arabidopsis thaliana. J. Exp. Bot. 58: 1143-1150 (2007)
- Miyazawa Y., Takahashi H. : How do Arabidopsis roots differentiate hydrotropism from gravitropism ? Plant Signal. Behav. 2: 388-389 (2007)
研究のイメージ
