(JST)理化学研究所エタノールが植物の耐塩性を高めることを発見~かんがい農地で農作物の収量増産に期待~ポイント作物の成長・収量に被害をもたらす塩害から、植物を守る技術の開発が望まれていた。エタノールが、植物の耐塩性を強化することを発見した。安価で入手が容易なエタノールによって植物の耐塩性を強化し、作物の収量増産につながることが期待される。大学院生らの研究グループは、エタノールが植物の耐塩性を高めることを発見しました。世界のかんがい農地の約20%で塩害が発生しており、作物の成長や収量に大きな被害をもたらしています。した塩害から植物を守る技術の開発が望まれています。本研究グループは、モデル植物であるシロイヌナズナとイネを用いて、エタノールが活性酸素の蓄積を抑制することによって耐塩性を強化することを明らかにしました。本研究を発展させることによって、耐塩性を強化し作物の収量増産につながることが期待されます。ユニットリーダーと共同で行ったものです。Science」のオンライン速報版で公開されます。平成25年10月~平成31年3月<研究の背景と経緯>塩害は、かんがい農業による塩類集積や海沿いの地域で生じ、農作物の生産に大きな悪影響を及ぼしています。植物は高濃度の塩によるストレス(高塩ストレス)にさらされると、根からの水分の吸収の阻害や光合成の低下などが生じます。活性酸素注1)の蓄積が誘導され、細胞死が引き起こされます。世界の人口が増え続けている現在で持続的な食糧生産を維持するためには、塩害に強い作物や肥料の開発など早急な問題解決が求められています。<研究の内容>研究グループはシロイヌナズナを用いた解析から、エタノールを投与する処理によって耐塩性が強化されることを発見しました(図1)。耐塩性強化のメカニズムを明らかにするために、網羅的な遺伝子発現解析を実施した結果、高塩ストレスによって発生する活性酸素の除去に働く遺伝子群の発現が、エタノール処理によって増加することがわかりました。活性酸素の一種である過酸化水素を消去するアスコルビン酸ペルオキシダーゼ注2)の活性も増加することを明らかにしました。実際にシロイヌナズナでエタノール処理が活性酸素の蓄積を抑制することが示されました(図2)。イネでもエタノール処理によって活性酸素の蓄積が抑制され、耐塩性が強化されることを見いだしました。いずれにおいても、エタノールは活性酸素の蓄積を抑制することによって耐塩性を強化することが示されました。<今後の展開>今回の研究から、安価で入手が容易なエタノールが植物の耐塩性を強化することを発見しました。本成果を応用することによって、かんがい設備の設置が経済的に困難な地域などで、農作物を塩害に強くする肥料の開発や、それに伴う収量増産が期待できます。エタノール処理は耐塩性を高める高塩ストレスを加えるとシロイヌナズナは白く枯死した。エタノールを処理した植物は塩ストレス下でも生存できた。エタノールは活性酸素の蓄積を抑制する高塩ストレス下では活性酸素が蓄積し、茶色を呈す。エタノールを処理した植物は塩ストレス下でも活性酸素の蓄積が抑制された。DAB染色は活性酵素を茶色く検出する。化学的に活性になった状態の酸素。環境ストレスによっても発生する。さまざまな生命現象に重要な役割を果たすが、過剰な蓄積は細胞に対して毒性を持つ。アスコルビン酸ペルオキシダーゼアスコルビン酸を基質として過酸化水素などの過酸化物を無毒化する酵素。