国立大学法人岡山大学
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＜発表のポイント＞
- ナトリウム輸送体（AtHKT1）が雄しべのナトリウムを除去する機能が明らかになりました。
- このナトリウム輸送体を増強させることで、塩環境における種子形成と植物収量が通常の植物よりも増大しました。
- 炭素循環型燃料（バイオマス）・食糧生産に貢献する耐塩性植物の探索に指標を与える知見になりました。
◆概 要
世界の農地の5分の1が塩害にさらされており、塩害面積は毎年増加すると推定されています。ナトリウムは人にとっては必須元素ですが、植物においては栄養元素ではなく、むしろ有害です。なかでも花や種子（生殖器官）を形成する段階でナトリウムの害を受けやすいことが知られています。
東北大学大学院工学研究科バイオ工学専攻の内山剛志大学院生、石丸泰寛准教授、魚住信之教授らの研究グループは、ナトリウム輸送体（AtHKT1）が、花の雄しべにナトリウムが溜まるのを防いでいることを明らかにしました。さらに、AtHKT1を篩管に追加発現させると、塩環境下において通常植物と比べて種子の形成量や植物収量が上昇しました。この耐塩性の分子機構の知見は、塩害土壌や海水利用など塩環境における植物栽培の可能性を広げる際に活用されることが期待されます。
本研究は、東北大学電子光理学研究センター、大学院工学研究科量子エネルギー工学専攻、日本女子大学、環境科学技術研究所、理化学研究所環境資源科学研究センター、信州大学、岡山大学との共同研究により行われました。
本研究成果は、2023年6月3日 Science Advances にオンライン掲載されました。
図1. 雄しべで機能するナトリウム輸送体（AtHKT1）
ナトリウム輸送体（AtHKT1）は雄しべに発現 （青色の箇所）（左図）、ナトリウム輸送体（AtHKT1）が機能しない植物は塩環境下で雄しべにナトリウム（青色）が蓄積（右図）
図2. ナトリウム輸送体（AtHKT1）と植物の耐塩性の相関関係
篩部におけるナトリウム輸送体（AtHKT1）の発現量を増やすと、塩環境では地上部における道管と篩管以外の組織へのナトリウムの拡散を抑え、植物の成長は通常植物より増進した
図3. ナトリウム輸送体（AtHKT1）の植物内における発現と機能の概念図
AtHKT1は、花の道管（雄しべ）のナトリウムを篩管に転送して根へ送り返すと考えられる。これにより、雄しべのナトリウムの過剰蓄積が抑えられ，種子形成が守られる
◆論文情報
タイトル：The HKT1 Na+ transporter protects plant fertility by decreasing Na+ content in stamen filaments
著 者：内山剛志、齋藤俊也、山梨太郎、加藤恵、竹林昂亮、浜本晋、辻井雅、高木智子、永田典子、池田隼人、菊永英寿、須田利美、遠山翔、三輪美沙子、松山成男、瀬尾光範、堀江智明、黒森崇、山上睦、石丸泰寛、魚住信之*
*責任著者：東北大学大学院工学研究科 魚住 信之
掲載誌：Science Advances
D O I：10.1126/sciadv.adg5495
U R L： https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adg5495
◆謝 辞
本研究は、科研費（JP20KK0127、JP21K19060、JP21H05266、JP21KK0268、JP22K19121、JP21K14780、JP20K1544）、Moonshot（JPMJMS2033）、JST SPRING（JPMJFS2102）の支援を受けました。
◆詳しい研究内容について
塩害から種子形成を保護するナトリウム輸送体－植物の耐塩性メカニズムの解明－
https://www.okayama-u.ac.jp/up_load_files/press_r5/press20230603-1.pdf
◆本件お問い合わせ先
＜研究に関すること＞
東北大学 大学院工学研究科 教授 魚住信之
TEL：022-795-7280
＜報道に関すること＞
東北大学 大学院工学研究科 情報広報室 担当 沼澤みどり
TEL：022-795-5898
日本女子大学 法人企画部 広報課
TEL：03-5981-3163
理化学研究所 広報室 報道担当
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