筑波大学と岡山大学の研究グループは、イネがアルミニウム毒性に強い理由を解明することに成功した。

 アルミニウムは地殻に最も多く含まれる金属元素であり、土壌が酸性になると溶出し、植物の成長を阻害する。アルミニウムによる成長阻害は、乾燥に次ぐ世界の作物収量低下の要因であり、その対策は喫緊の課題だ。

 一方、アルミニウムと化合物を形成する有機酸を根から分泌することで、アルミニウムに耐性を持つ植物の存在が知られるが、イネは有機酸分泌が有効に機能していないにもかかわらず高いアルミニウム耐性を持っており、その仕組みが謎とされてきた。

 本研究では、イネの根から分泌される、アルミニウムの吸着性が高い細胞壁の一種「ペクチン」に着目し、実験を行った。

 まず、アルミニウム濃度とペクチン分泌の関係を調査すると、野生型のイネでは、アルミニウム濃度が高いほどペクチンが多く分泌されることがわかった。しかし、アルミニウム耐性が弱い変異体のイネでは、ペクチン分泌量の増加は見られなかった。
次に、ペクチン分泌と根へのアルミニウム吸着の関係を調べると、野生型のイネでは、アルミニウムの吸着がほとんど起きていなかったのに対し、変異体のイネでは、多くの領域でアルミニウムの根への吸着が確認された。このことから、イネでは、ペクチンが障壁として働くことでアルミニウムの根への吸着を防ぎ、アルミニウム耐性を維持していると考えられた。

 本研究者らは、この成果を足がかりに、アルミニウム耐性の弱い作物に対してもペクチン分泌によるアルミニウム毒性緩和の仕組みを応用・導入することで、酸性土壌でも栽培可能な作物の作出が期待できるとしている。

論文情報:【Frontiers in Plant Science】Changes in the Distribution of Pectin in Root Border Cells Under Aluminum Stress

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