干ばつを生き抜くイネの戦略　RIイメージング技術で初めて捉えた根の水分に対する応答2023年1月19日

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量子科学技術研究開発機構（量研）量子ビーム科学部門高崎量子応用研究所プロジェクト「RIイメージング研究」の三好悠太主任研究員と河地有木プロジェクトリーダーらは、農研機構　作物研究部門作物デザイン開発グループの相馬史幸研究員と宇賀優作グループ長らと共同で、干ばつに見舞われたイネが水を求めて地中深くに伸ばした根に選択的に炭素栄養を送ろうとする生命活動を、映像として捉えることに世界で初めて成功した。

土壌中の根の可視化

同研究グループは、干ばつ下で生育できる植物の強靭さの仕組みを解明し、干ばつに強い作物、特にイネの開発を進めている。干ばつに強い陸稲などのイネ品種は地中深くまで伸びる太い根を持つことが知られていることから、干ばつ時に根がどのように水分を獲得するのか、根における炭素栄養の分配の仕組みから解明を試みた。

農研機構が持つ地中の根の構造を可視化するX線CT技術と、量研が得意とする植物体内の栄養元素の動きを可視化する植物ポジトロン（陽電子）イメージング技術とを融合し、地中に隠れた根の機能を探る新たなRIラジオアイソトープイメージング技術を開発。この手法を用いて、イネの根が干ばつ下に置かれた土壌環境と、水分が十分に存在する土壌環境下の炭素栄養の動きを観察・比較した。

その結果、干ばつ下では地中深くに存在する水分を求めて下方向に伸びる根に栄養を分配するのに対し、土壌中の水分が増えると地表近くの横方向に展開する根に分配することがわかった。水分状況に応じて栄養の分配先を選択的に素早く切り替えるという仕組みを持つ、イネの干ばつを生き抜く戦略の一端が明らかになった。

同研究で開発した技術は、多様な環境変化に適応する植物の生存戦略を詳細に解明する強力なツール。この成果を環境ストレスに適応したイネの開発に活かすことで、持続的かつ安定した作物生産が可能な社会の実現に貢献することが期待される。

同成果は1月18日、植物科学分野の欧文誌『FrontiersinPlant Science』誌に掲載。

なお、同研究は、ムーンショット型農林水産研究開発事業の委託により、また科学技術振興機構JST戦略的創造研究推進事業CREST「環境変動に対する植物の頑健性の解明と応用に向けた基盤技術の創出」領域（課題番号；JPMJCR17O1）およびACTX「環境とバイオテクノロジー」領域（課題番号；JPMJAX20BI、日本学術振興会科学研究費補助金の支援

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