石灰質アルカリ土壌における稲作の実現を目指したイネのマンガン欠乏耐性分子機構解明

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本研究は高カルシウム(Ca)/低マンガン(Mn)環境の石灰質アルカリ土壌における稲作の実現を目指し，イネのMn欠乏耐性分子機構を解明することを目的とする。酵母の液胞膜型トランスポーター遺伝子Ca2+-sensitive cross-complementer 1 (CCC1)のシロイヌナズナ（Arabidopsis thaliana）におけるオルソログvacuolar iron transporter 1 (AtVIT1)は、Metal tolerance protein 8 (AtMTP8)と協調して種子中のMnと鉄(Fe)の適切な分配に関与する。2022年度はイネのオルソログVIT1/2またはMTP8.1/8.2の欠損による、玄米中のMnとFe分布への影響を、SR-XRFおよびXAFSを用いて解析した。野生株とmtp8.2の玄米におけるMnの分布に違いは見られなかったのに対し，mtp8.1では幼根の先端部にMn濃度の低下が見られた。一方、vit1では葉芽先端に、vit2ではエピブラストに野生株に対し高いFe集積を認めた。また、価数イメージングによりvit2のエピブラストに強く濃集していたFeは、3価が支配的であることが明らかになった。昨年度までに、endoplasmic reticulum Ca2+ ATPase 3 (ECA3)の欠損株がMn濃度低下を伴わないMn欠乏感受性を示すことを明らかにした。本年度はMn吸収が低下する別のeca3欠損株を用いて野生株との間でRNA-seq解析を行い、その原因を調査した。その結果、野生株に対しeca3で発現が誘導されている遺伝子が106 個、抑制されている遺伝子が82 個取り出されたが、興味深いことに、Mn吸収を担う主要なトランスポーター遺伝子Nramp5の発現に違いはなかった。