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2020.03.23 
イネ根の葉緑体に窒素同化鍵酵素の重要性を発見  国際農研など研究グループ一覧へ

 筑波大学、東北大学、理化学研究所、国際農研、岐阜大学の研究グループは、イネの窒素同化に欠かせない細胞質型グルタミン合成酵素(GS1)アイソザイムのうち、根で働く2種類の働き方の違いを明らかにした。

 窒素は肥料の三大必須栄養素の一つで、植物の生存に不可欠な葉緑素やアミノ酸などの材料となる。植物体内に取り込まれた窒素はアンモニウムに変換された後、グルタミン合成酵素(GS)により、アミノ酸の一種であるグルタミンを作る。

 植物は細胞質局在型GS1をコードする遺伝子を複数個持っているが、植物が多数のGS1アイソザイムを持つ理由は明らかにされていなかった。

 同研究では、食糧として重要な作物であるイネのGS1アイソザイムの中で、窒素肥料を与える時期として効果的な生育初期段階で発現するOsGS1;1とOsGS1;2に着目。それぞれの遺伝子を破壊した変異型イネを解析した結果、Osgs1;1変異体の根では中心代謝に属する糖類やアミノ酸類の蓄積バランスが崩れるのに対し、Osgs1;2変異体ではアミノ酸類の量のみが減少することが分かった。

これは、OsGS1;1は炭素・窒素代謝の恒常性制御を担っており、OsGS1;2はアミノ酸生合成に影響を与えていることを示す。

 さらに、OsGS1;1の働きを抑制すると、光合成を行わない根に葉緑体が形成されることを世界で初めて明らかにした。

 葉緑体形成に関係ないと考えられてきた窒素同化および炭素・窒素代謝を制御することで、根に光合成能力を付与する可能性があることを示す成果となった。

 同研究の成果は、2月6日付け「Plant Physiology」のオンライン版で公開された。

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