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乾燥に強くなる植物ペプチドを発見 乾燥に強い農作物の栽培に役立つ可能性

掲載日:2018年4月12日

乾燥状態に置かれても簡単には枯れない「乾燥ストレス耐性」を高める植物ペプチドを見つけた、と理化学研究所(理研)と東京大学、徳島大学の共同研究グループがこのほど英科学誌「ネイチャー」電子版に発表した。このペプチドが根と葉の間で情報伝達の役割をして乾燥ストレス耐性を高めているという。地球温暖化により干ばつや乾燥地域が増えると予想されているが、研究グループは研究成果が乾燥に強い農作物の栽培に役立つ可能性がある、と期待している。

共同研究グループは、理研・環境資源科学研究センター機能開発研究グループの高橋史憲研究員、篠崎一雄グループディレクター、生命分子解析ユニットの堂前直ユニットリーダーと東京大学大学院農学生命科学研究科の篠崎和子教授、同大学大学院理学系研究科の福田裕穂教授、徳島大学大学院社会産業理工学研究部の刑部祐里子准教授らで構成された。

ペプチドとは、2つ以上のアミノ酸のペプチド結合によってできた化合物で動物、植物を含む生物体内でさまざまな生理活性を持つ。共同研究グループの髙橋研究員らは、アブラナ科の一年草で、全ゲノムが解読されているためにモデル植物になっているシロイヌナズナ由来の培養細胞を作成。乾燥ストレスを模したストレスを与えて分析したところ、培養液に「CLE25ペプチド」と呼ばれる植物ペプチドが放出されることが判明した。さらに、人工的に合成したCLE25ペプチドをシロイヌナズナの根に吸収させた。すると、CLE25ペプチドは葉に移動し、「アブシジン酸(ABA)」と呼ばれ、植物の乾燥ストレス耐性を高める働きをする植物ホルモンを葉に蓄積させていることが分かった。

ABAは乾燥ストレスを感じた植物の葉で合成され、葉の気孔の閉鎖を促して植物体内から水分が失われるのを防いでいる。このABA が葉に蓄積したのは、CLE25ペプチドがABAの合成に主要な役割を果たす酵素の遺伝子発現を上昇させたためという。

共同研究グループは、次に、ゲノム編集技術を使ってCLE25ペプチドができないようにしたシロイヌナズナを作成して乾燥ストレス耐性を調べたところ、葉にABAが蓄積せず、乾燥状態に弱いことが分かった。 同グループによると、土壌中の水分が減って植物が乾燥ストレスを根で感じた後にどのようにABA合成が促されるか、その詳しいメカニズムは未解明だった。今回、植物に乾燥ストレスがかかると根の細胞は道管にCLE25ペプチドを放出。このペプチドが、道管を通って葉に移動、ペプチドの受容体に結合してそのときに出るシグナルがABA合成を開始させる合図になっていることなどが分かったという。

画像 CLE25ペプチドができないようにゲノム編集したシロイヌナズナ(cle25変異体の#6、#10)は乾燥ストレスを与えるとしおれてしまった。CLE25ペプチドが働いたシロイヌナズナはしおれなかった(コントロール)(理研と東京大学、徳島大学の共同研究グループ提供)
画像 CLE25ペプチドができないようにゲノム編集したシロイヌナズナ(cle25変異体の#6、#10)は乾燥ストレスを与えるとしおれてしまった。CLE25ペプチドが働いたシロイヌナズナはしおれなかった(コントロール)(理研と東京大学、徳島大学の共同研究グループ提供)
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