植物には、窒素、リン、カリウムなど、さまざまな栄養素が必要です。これらの栄養素は、多くの場合、土壌で供給が限られているため、植物の成長を制限できます。しかし、UC Davisチームは、TOR（ラパマイシンの標的）と呼ばれるタンパク質が栄養の利用可能性に応じて植物の成長を調節する上で重要な役割を果たすことを発見しました。
TORはキナーゼであり、他のタンパク質にリン酸基を追加する酵素です。 UC Davisチームは、TORがS6K1と呼ばれるタンパク質をリン酸化することを発見しました。これは、細胞の成長と分裂の増加につながるイベントのカスケードを引き起こします。栄養素が不足すると、TOR活性が低下し、S6K1のリン酸化が減少し、成長が遅くなります。
「私たちの発見は、植物が栄養素の利用可能性を成長と統合する方法についての分子の説明を提供します」と、UC Davisの植物生物学の教授であるJian-Kang Zhu博士は述べています。 「この知識は、TORシグナル伝達を操作することにより、作物の収量を改善するための新しい戦略を開発するために使用できます。」
研究者は、植物におけるTORの過剰発現が成長とバイオマスの生産の増加をもたらすことを発見しました。逆に、TOR活性の低下を伴う植物はよりゆっくりと成長し、バイオマスが少なくなりました。これらの発見は、TORが植物の成長の重要な調節因子であり、作物の収量を改善するための遺伝子工学の潜在的な標的になる可能性があることを示唆しています。
この研究は、干ばつや塩分などの環境ストレスに植物がどのように反応するかを理解することにも影響を及ぼします。これらのストレスは、栄養の利用可能性を低下させ、植物の成長の減少につながります。しかし、研究者は、TORシグナル伝達が植物がこれらのストレスに耐え、成長を維持するのに役立つことを発見しました。
「私たちの調査結果は、植物が栄養の利用可能性と環境ストレスに応じて成長を調節する方法を理解するための新しい枠組みを提供します」とZhuは述べました。 「この知識は、作物の収穫量を改善し、農業をより持続可能にするための新しい戦略につながる可能性があります。」
この研究は、国立科学財団と米国農務省によって支援されました。
