植物が無機窒素を有機窒素へ変換するしくみ ―植物の根は窒素同化を調整するー

2023年3月 2日 11:00 | プレスリリース?研究成果

【本学研究者情报】

〇大学院农学研究科植物细胞生化学分野　助教　小岛创一
大学院农学研究科植物栄养学分野　助教　石山敬贵

【発表のポイント】

植物の根に窒素肥料を与えると、アンモニウムをアミノ酸に変换する遗伝子が発现します。
植物の根が「アンモニウムに応答」して遗伝子を発现させるために必要な顿狈础の配列とその配列に结合するタンパク质を见つけました。
窒素肥料を有机化する遗伝子の発现をまとめて调节することで、少ない窒素肥料を有効に活用する植物の开発に结びつくことが期待されます。

【概要】

植物が健康に育つためには窒素が必须です。植物は根からアンモニウムなどの无机窒素を吸収しています。アンモニウムは根で有机态のグルタミンやグルタミン酸へ同化され、その他の必须アミノ酸が合成されます。植物のグルタミンとグルタミン酸を合成する酵素の遗伝子は、根のアンモニウム浓度が高くなったときに発现量が増えます。しかし植物の根がアンモニウム浓度に応じて遗伝子発现を调节する机构は不明でした。

东北大学大学院农学研究科の小岛创一助教と石山敬贵助教は、理化学研究所、ミシガン州立大学との共同研究により、オワンクラゲの緑色蛍光タンパク质を用いて、グルタミンとグルタミン酸を合成する酵素の遗伝子がアンモニウムに応答する様子を可视化し、アンモニウムの応答性に必要な遗伝子领域を特定しました。さらに、アンモニウム応答に必要な遗伝子领域に结合する転写因子を酵母ワンハイブリッド法と呼ばれる方法で特定しました。今后の研究によって、植物のアンモニウム応答性の理解がさらに进み、アンモニウム同化遗伝子の発现をまとめて调节することで、少ない窒素肥料でも健康に育つ植物の开発が期待されます。

本研究成果は、日本時間2023年2月20日午後1時にスイスの科学雑誌「Frontiers in Plant Science」に掲載されました。