研究課題
基盤研究(C)
植物において乾燥ストレスは根張りを良くし、また花芽形成を早めることが知られているが、これら根系発達と花芽促進の連携を担う分子機構については不明な点が多い。本研究では、カラハリ砂漠に自生する野生種スイカの根において、複数の花成制御因子の相同遺伝子が乾燥に応答して誘導され、根系発達が顕著に促進される実験結果に着目する。これらの花成制御因子の相同遺伝子群が、乾燥耐性植物の根系発達にどのように関与するのかを、遺伝子機能の解析と分子育種学的解析により解明することで、植物における環境ストレス応答と体作りの関係について、新たな知見を得る。
乾燥ストレスは、世界の植物一次生産性を律速する最大要因である。一方、地球上には乾燥ストレスに対して卓越した耐性を有する植物が見いだされている。本研究では、アフリカ・カラハリ砂漠に自生する野生種スイカにおいて、転写調節因子CLCOL1が下流遺伝子制御因子CLFT1を制御し、乾燥ストレス下で根系発達を正に制御することで、水分獲得能を強化し悪環境への耐性を行う様式について、一連の分子データを取得した。またこの一連の制御モデルが、他の乾燥耐性植物であるトウダイグサ科のジャトロファや、乾燥地作物のコムギ、また野生種スイカを祖先種とする栽培種スイカ等においても普遍性を持ち得る示唆を得た。
水分欠乏下の植物は、高温・過剰照射光・過酸化など複合的な物理化学的ストレスを受けやすい。地球上の植物種の大部分を占める中生植物は、乾燥ストレスへの暴露により組織成長が顕著に抑制される。本研究が明らかにした野生種スイカのCLCOL-CLFT1系で見いだされた花成―根圏発達の統合的制御機構は、乾燥耐性植物のストレス耐性を担う形態形成制御が、その生活環と密接に関連することを示しており、また根系発達と一次代謝との相関性や、乾燥耐性を有する他の植物群における上記機構の普遍性など、学術的意義がある。また将来のストレス耐性の作物育種を進める育種戦略を策定する際にも重要であり社会的意義がある。
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Agriculture
巻: 23 号: 5 ページ: 2842-2842
10.3390/ijms23052842
Plant Stress
巻: 2 ページ: 100017-100017
10.1016/j.stress.2021.100017
https://muses.muses.tottori-u.ac.jp/about/staff/teacher-leas.php?id=15
