カリフォルニア大学、リバーサイド、およびボイストンプソン研究所が共同主導するチームは、調節遺伝子の単一の突然変異により、モデル植物のシロイヌナズナの根が非常に酸性の土壌でも正常に成長できることを発見しました。
本日、自然植物雑誌に掲載された調査結果は、酸性土壌に対してより寛容な作物の発達につながり、それによって食料生産を増やし、世界的な飢erを緩和するのに役立つ可能性があると、UCR植物の生物学者ロング・ジャンは研究を主導したと述べた。
アルミニウムは地球の地殻で3番目に豊富な要素であり、アルミニウムを含む非常に酸性の土壌は世界の多くの地域で広まっています。酸性土壌は自然風化に起因する可能性があり、窒素肥料の過剰使用などの人間の活動によって悪化する可能性があります。
植物に対するアルミニウムの毒性効果は、発育根の成長、水と栄養吸収の減少、細胞分裂と拡大の阻害など、よく文書化されています。これらの効果は、作物の収穫量と品質に深刻な影響を与える可能性があり、世界的な食料安全保障に大きな課題をもたらします。
土壌アルミニウム毒性の有病率と影響にもかかわらず、植物のアルミニウム耐性の根底にある分子メカニズムはよく理解されていません。この知識のギャップに対処するために、江と彼のチームは、シロイヌナズナの植物がアルミニウムストレスにどのように反応するかを調査しようとしました。
遺伝的スクリーニングアプローチを使用して、研究者は、アルミニウム耐性に重要な役割を果たすART1（アルミニウム応答転写因子1）と呼ばれる単一の遺伝子を特定しました。 ART1は、他の遺伝子の発現を調節するタンパク質である転写因子をコードします。
研究者たちは、ART1遺伝子の単一の変異が、シロイヌナズナ植物のアルミニウムストレスに対する耐性の増加をもたらすことを発見しました。変異植物の根は、野生型植物の発育阻害根とは対照的に、非常に酸性の土壌でも正常な成長と発達を示しました。
さらなる実験により、ART1はアルミニウム解毒、根の発達、細胞の恒常性に関与する複数の遺伝子の発現を調節することが明らかになりました。これらの遺伝子の発現を変更することにより、ART1は植物がアルミニウムストレスに対処し、根の成長を維持するのに役立ちます。
「私たちの発見は、植物のアルミニウム耐性の分子メカニズムに関する新しい洞察を提供します」と江は言いました。 「ART1活動を操作することにより、酸性土壌に対する耐性を高めて作物を開発することが可能かもしれません。これは、食料生産と世界の食料安全保障に大きな影響を与える可能性があります。」
この研究は、国立科学財団、米国農務省、および中国奨学金評議会からの助成金によって支援されました。
