東京大学大学院農学生命科学研究科特任研究員の野副朋子氏、特任准教授の中西啓仁氏、石川県立大学生物資源工学研究所教授の西澤直子氏らの共同研究グループは、石灰質アルカリ土壌のような不良土壌でも生育できる植物の開発を目指し、植物がいかに土壌から鉄を獲得するかを明らかにするための研究を行なった。
鉄は、植物を含む全ての生物にとって必須な微量元素であるが、世界の陸地の約30％を占める石灰質アルカリ土壌では、pHが高いために水に溶けている鉄が極端に少なく、植物は鉄欠乏症状を呈して収量は激減する。
今回、研究グループは、トウモロコシの変異体yellow stripe 3 （ys3）が、土壌中の鉄を利用できずに鉄欠乏症状を示す原因を明らかにした。ys3は鉄が十分な条件でも鉄欠乏症状として特徴的な葉が黄色い縞模様のようになる。
研究グループはトランスクリプトーム解析により、トウモロコシのムギネ酸類の分泌にかかわるトランスポーター遺伝子ZmTOM1 を発見し、ys3ではZmTOM1の発現が野生型株に比べて著しく減少していることを初めて見出した。さらに、ys3のZmTOM1には最終的に除去されるはずのイントロンとよばれる塩基配列が含まれており、ys3のZmTOM1が壊れていることも明らかにした。
本研究により、ムギネ酸類の分泌はトウモロコシが土壌から鉄を獲得するのに非常に重要であることが明らかとなった。今後、トウモロコシのZmTOM1の働きを強化することで、石灰質アルカリ土壌のような不良土壌でも生育可能なトウモロコシを開発できると期待される。
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