安井康夫 農学研究科助教、水野信之 同特定研究員（現：農業?食品産業技術総合研究機構主任研究員）および国際農林水産業研究センター、名古屋大学、理化学研究所、東京大学、農業?食品産業技術総合研究機構の研究グループは、葉のしおれが見られない程度の極めて初期の干ばつにおいて、植物体内のリン酸量が低下し、リン酸欠乏応答が起こることを世界で初めて発見しました。
温度异常、塩害、病虫害などのさまざまな环境要因の中で、干ばつは作物生产に最も深刻なダメージを与える环境ストレスです。枯れてしまうような目に见える干ばつによる被害だけでなく、叶がしおれない軽度の干ばつであっても、収量が半减するほどの甚大な被害をもたらします。しかし、このような「见えない干ばつ」に対して、実际の畑で植物がどのように応答しているのかについては、畑の环境が复雑に変化するだけでなく、十分な雨が降ると干ばつ试験を行うことができないため、これまで解明されていませんでした。
そこで研究グループは、軽度の干ばつを人為的に安定して诱导するため、これまで干ばつ研究では利用例がなかった、水はけを良くすることを目的として畑の土を盛り上げる「亩（うね）」を利用した実験系を开発しました。さらに、畑での6年间の実証试験を通して、毎年変わる环境条件下においても、亩により干ばつを安定して诱导することに成功しました。この実験系を用いた畑のダイズの网罗的解析から、これまでわかっていたアブシシン酸（础叠础）の応答が起こる前の、叶がしおれないレベルの初期の干ばつにおいて、植物のリン酸量が低下し、リン酸欠乏応答が起こることを突き止めました。また、実験室におけるシロイヌナズナを用いた解析から、リン酸欠乏応答に関わる键遗伝子が、干ばつ初期の植物の生育に重要な役割を果たしていることを明らかにしました。
本研究の成果により、干ばつ初期の「见えない干ばつ」に対する植物の応答レベルを定量的に検知することが可能になりました。それにより、作物収量が干ばつによる影响を受ける前に、水分供给を最适化できる画期的な技术の开発への道が切り拓かれました。このように、本研究における亩を用いた干ばつ実験系の开発および「见えない干ばつ」を捉える指标としてのリン酸欠乏応答の発见は、将来の食料安全保障の改善に贡献することが期待されます。
本研究成果は、2023年8月19日に、国際学術誌「Nature Communications」にオンライン掲載されました。
高さ30肠尘の亩を用いることにより、亩区では土壌水分が通常区よりも减少し、ダイズの生育や収量が顕着に低下します。
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【书誌情报】
Yukari Nagatoshi, Kenta Ikazaki, Yasufumi Kobayashi, Nobuyuki Mizuno, Ryohei Sugita, Yumiko Takebayashi, Mikiko Kojima, Hitoshi Sakakibara, Natsuko I. Kobayashi, Keitaro Tanoi, Kenichiro Fujii, Junya Baba, Eri Ogiso-Tanaka, Masao Ishimoto, Yasuo Yasui, Tetsuji Oya, Yasunari Fujita (2023). Phosphate starvation response precedes abscisic acid response under progressive mild drought in plants. Nature Communications, 14:5047.
