Utilization of functions by cluster root formation for sustainable crop production

リン酸質肥料の資源は涸渇に瀕しており、持続的な作物生産にはその問題の解決が必要である。低リン耐性を有する一部の植物は、クラスター根とよばれる小根が密集した根を形成する能力がある。根の表面積を増やし、難利用性リンの吸収を強化するためにクラスター根が形成されると考えられているが、その形成能と難利用性リンの供給能の詳細は未解明である。本研究ではシステムズ生物学アプローチ解析によるクラスター根の形態形成の制御、爆発的な根分泌の誘導による難利用性リンからの供給能の解明に取り組む。2022年度に得た主な成果は以下の通りであるクラスター根形成種Hakea laurinaから同定したリンゴ酸トランスポーター候補のHlALMT1を高発現させたところ、リンゴ酸分泌が増加した。電気生理試験でもAlイオン存在下で輸送活性の向上が見られた。さらに、表皮細胞より内側の領域において発現量が多いことを示した。また、シロバナルーピン由来クエン酸トランスポーター候補のLaMATE6がクラスター根での難溶性リンの可溶化に寄与する可能性を示した。根箱を用いた試験により、シロバナルーピンの 特定根域における遺伝子発現と土壌元素動態の関係を明らかにした。また、有機酸分泌量の差異および発達段階に基づいてクラスター根を分離し、各試料についてRNA-seqを実施した。また、複数のヤマモガシ科植物の根分泌物のメタボローム解析を実施した。中国原産の外来樹木ナンキンハゼについて土壌中のNやPの吸収効率が高い可能性を示唆する結果を得た。ナンキンハゼが侵入した場所の土壌に加え、クラスター根形成種の根圏と根域土壌の微生物群集構造をアンプリコンシークエンスによる解析を進め、代謝変動について推定した。ソラマメに通常のリン濃度の５倍程度で亜リン酸を与えると、側根の発生数が顕著に増加すること、ホスファターゼの分泌が増加することが確認された。

リン酸質肥料の資源は涸渇に瀕しており、持続的な作物生産にはその問題の解決が必要である。低リン耐性を有する一部の植物は、クラスター根とよばれる小根が密集した根を形成する能力がある。根の表面積を増やし、難利用性リンの吸収を強化するためにクラスター根が形成されると考えられているが、その形成能と難利用性リンの供給能の詳細は未解明である。本研究ではシステムズ生物学アプローチ解析によるクラスター根の形態形成の制御、爆発的な根分泌の誘導による難利用性リンからの供給能の解明に取り組む。2022年度に得た主な成果は以下の通りであるクラスター根形成種Hakea laurinaから同定したリンゴ酸トランスポーター候補のHlALMT1を高発現させたところ、リンゴ酸分泌が増加した。電気生理試験でもAlイオン存在下で輸送活性の向上が見られた。さらに、表皮細胞より内側の領域において発現量が多いことを示した。また、シロバナルーピン由来クエン酸トランスポーター候補のLaMATE6がクラスター根での難溶性リンの可溶化に寄与する可能性を示した。根箱を用いた試験により、シロバナルーピンの 特定根域における遺伝子発現と土壌元素動態の関係を明らかにした。また、有機酸分泌量の差異および発達段階に基づいてクラスター根を分離し、各試料についてRNA-seqを実施した。また、複数のヤマモガシ科植物の根分泌物のメタボローム解析を実施した。中国原産の外来樹木ナンキンハゼについて土壌中のNやPの吸収効率が高い可能性を示唆する結果を得た。ナンキンハゼが侵入した場所の土壌に加え、クラスター根形成種の根圏と根域土壌の微生物群集構造をアンプリコンシークエンスによる解析を進め、代謝変動について推定した。ソラマメに通常のリン濃度の５倍程度で亜リン酸を与えると、側根の発生数が顕著に増加すること、ホスファターゼの分泌が増加することが確認された。