イネ科植物の根毛成長をコントロールする遺伝子が特定される

　植物は土の養分を見つけるために、”バズる”かどうかがキモであるようだ。

　イネ科のモデル植物で新たに発見された「BUZZ遺伝子（バズ遺伝子）」は、土の中の特定の養分に反応して、根っこの成長をコントロールする。

　その特定の養分とは「硝酸塩」だ。硝酸塩を構成する「窒素」は植物にとって欠かせない栄養だが、これを使った肥料は流れ出て環境を汚染する恐れがある。

　もしもBUZZ遺伝子をもっと上手に使いこなすことができれば、いずれは今よりもっと持続可能な農業が実現するかもしれないという。

バズる遺伝子が根の成長をコントロール

　『New Phytologist』（2023年7月8日付）に掲載されたこの研究は、「BUZZ遺伝子」が、土に含まれている「硝酸塩」の濃さに反応して、根っこの成長スピードや枝分かれをコントロールしていることを明らかにしている。

　BUZZ遺伝子は、土の中の硝酸塩・尿素・アンモニアに反応してスイッチが入る。これを利用することで、根は植物が生きるために不可欠な「窒素」（硝酸塩は窒素と酸素でできている）を探していると考えられるという。

　つまりは植物の生死にかかわるとても重要な遺伝子だ。だが、その発現はそれほど目立たないもので、そのためにこれまで発見が難しかったと、ワシントン州立大学のカレン・サンギネ氏は話す。

　「このような繊細な反応をするには、あまり目立たず、それでいてきちんと制御された遺伝子が必要です。それがBUZZ遺伝子の発見を難しくしていました」 走査型電子顕微鏡で観察した、成長している根毛 (左) と根毛のこぶがほとんどない BUZZ 変異体の比較/ image credit:Karen Sanguinet, Washington State University

持続可能な農業にとって重要な遺伝子

　この遺伝子は、イネ科のモデル植物で見つかった。この発見が重要なのは、同じことが小麦・大麦・稲・トウモロコシといった作物にも当てはまるだろうからだ。

　世界中で食べられているイネ科の作物は、人類にとって欠かすことができない食糧源だ。 　そこでBUZZ遺伝子の性能をアップさせ、効率的に作物を生産できるようになれば、それは持続可能な農業にもつながっていく。

　作物の肥料には硝酸塩が使われることがあるが、これは水に溶けやすく、流れ出て河川や地下水を汚染する。すると富栄養化を引き起こし、水の中で暮らす生き物に悪影響を与える。

　BUZZ遺伝子の働きを解明して、植物が窒素をもっと上手に利用できるよう仕向けてやれば、こうした環境汚染を予防できると期待されるのだ。

　研究チームは今、このBUZZ遺伝子が働く仕組みをさらに追求しているところだ。

戦いの半分はここまでたどり着くこと。ここからのターンは、植物が硝酸塩と根に関係するこの遺伝子をどう利用しているのかという、すごい発見をすることです。

植物の仕組みを解明することが、私たちの仕事の醍醐味ですね

「植物が硝酸塩をもっとうまく利用できるようになれば、農業だけでなく、土や水や肥料、さらには窒素循環全体にとっても有益でしょう（カレン・サンギネ氏）

References:Gene required for root hair growth, nitrate foraging found in grasses / written by hiroching / edited by / parumo
あわせて読みたい
広島でハチク(淡竹)が120年ぶりに開花。咲けば種も残さずすべて枯れ、自己破滅への序章となる


植物は触られるとストレスを感じる。その理由が長年の月日を経て明らかに


遺伝子操作した観葉植物で空気清浄効果を大幅アップ。1本が30本分に


宇宙でも、都会でも。驚くほど速くぶどうのように実るミニトマトが遺伝子編集で誕生（米研究）


巨大じゃがいも、米が3倍実る稲。人間の肥満遺伝子を作物に移植し大きく成長させることに成功