地球環境研究助成01-03

生体膜機能活用による植物の水利用効率向上

代表研究者 理化学研究所　環境資源科学研究センター 上級研究員　黒森　崇

【 研究目的 】

地球温暖化への対策に、植物科学で得られた知識を活かし、植物を役立てることは有力なアプローチの一つである。気候変動下では地球全体で耕作地などが影響を受け、また乾燥地帯やそれに準ずる地域では水の利用がこれまで以上に切迫してくると考えられる。本研究では、生体膜機能を活用することで、植物の水利用効率を向上させることが目的である。

【 研究方法 】

これまで行ってきた試験から、水分蒸散に関わる植物ホルモンの輸送体発現亢進によって、植物個体の水利用効率が向上する結果が得られており、この結果を実用植物等へ展開した。また、植物の水利用効率の向上に役立つ制御因子を見つけるため、機能ゲノム学的な手法を用いて、新たな生体膜因子の同定を目指した。

ページトップへ 【 研究成果 】

研究課題１「膜輸送体の実用植物種オーソログを利用した水利用効率向上」において、モデル植物において、膜輸送体を発現誘導することで有用形質が付与された成果を利用して穀物、特に、ムギ科植物におけるオーソログについて機能解析を行い、双子葉植物だけでなく、穀物に典型的に見られる単子葉植物でも機能保存されていることを示唆し、水利用効率向上に役立つことを示した。 　また、研究課題２「水利用効率向上に関わる新規生体膜因子の同定と膜機能の強化」において、植物体の水分蒸散や気孔の状態をハイスループットに検定し、水利用効率に関わる因子を機能ゲノム学的に調べた。水分蒸散量の効率的な測定法を用いて変異体の解析を行い、植物ホルモン生合成遺伝子や気孔制御因子および新規のトランスポーターが候補遺伝子として選抜された。

ページトップへ 【 まとめ 】

生体膜機能を活用することにより植物の水利用効率向上を目指す方策は、モデル植物だけでなく実用植物でも有効であることが示された。発展的に多くの有用因子を利用することが期待される。

ページトップへ 【 地球環境保全・温暖化防止への貢献・寄与 】

植物の水利用効率向上の実現は、単にストレス耐性の亢進だけでなく、生長と環境応答のバランスを制御する技術を創出し、国内外に限らず地球環境問題の解決に貢献する。

ページトップへ 【 主な成果発表 】

(1) Kuromori, et. al., The Plant Journal, vol. 109 (2), 342-358, 2022 (2) Kuromori, et. al., FEBS Letters, vol. 595 (7), 954?959, 2021 (3) Kuromori, et. al., Soy Protein Research, vol. 23, 17-21, 2020