福建省の科学者、水稲の干ばつ耐性遺伝子の暗号を解読

福建日報の張輝通信員謝雲傑胡海明氏（福建日報記者）は干ばつで、水稲の正常な成長発育に深刻な影響を与えている。毎年、我が国の70%以上の中低産田が大幅に減産する主な原因は干ばつである。遺伝子レベルで水稲の干ばつ耐性を制御する「スイッチ」を見つけることができれば、より多くの干ばつ耐性新品種を精確に選択し、水稲の増産を助けることができる。

このような「スイッチ」は福建省の科学技術者によって発見され、しかも1つだけではない。

福建省農科院水稲研究所の張建福研究員、謝華安院士チームはこのほど、植物学国際定期刊行物「Plant Physiology」で研究論文を発表し、水稲の干ばつ耐性を制御する分子の新メカニズムを明らかにした。

科学研究チームは「OsNAC 78」という遺伝子に焦点を当てた。これらはヤナギ品種「75−1−127」とうるち米品種「日本晴れ」を試験対象とした。前者については、遺伝子編集技術により「OsNAC 78」遺伝子をノックアウトする、後者については、「OsNAC 78」遺伝子を大量に発現させる。その後、人為的に干ばつ条件を作り、2種類の水稲の成長状況を観察した。

持続的な比較を経て、科学研究チームは「OsNAC 78」遺伝子を除いた水稲の耐干ばつ性が著しく低下したことを発見した。一方、「OsNAC 78」遺伝子が過剰発現したイネは、干ばつ耐性が増強された。

これは、「OsNAC 78」遺伝子がイネの干ばつ耐性を制御できることを示している。では、このプロセスはどのように起こっているのでしょうか。これには、その制御通路を見つけるためのさらなる研究が必要です。

遺伝子はしばしば独立して作用するものではなく、遺伝子同士が抑制し合い、協力し合う可能性があることが知られている。この過程は「遺伝子相互作用」と呼ばれている。さらに研究により、イネ細胞には「OsNAC 78」と愛し合って殺し合う相互作用遺伝子が多く存在することが明らかになった。例えば、「OsGSTU 37」と「OsNACIP 6」である。

「OsNACIP 6」は未知の機能を持つタンパク質であることが分かった。「OsNAC 78」と同様に、水稲の干ばつ耐性を順方向に制御することができます。同時に、それらは細胞核内で特異的に相互作用することができ、両者は協力して、共同で別の遺伝子「OssGSTU 37」の発現を強化し、それによって乾燥条件下で、直ちに水稲体内の活性酸素成分を除去する。

活性酸素とは、細胞内酸素代謝物であり、強い酸化能力を有する。通常、植物体内の活性酸素含有量は低いレベルにあり、植物にダメージを与えることはありません。しかし、干ばつに遭遇すると、植物体内の活性酸素含有量は明らかに増加する。活性酸素が大量に蓄積すると、植物の酸化損傷を引き起こす。そのため、イネ細胞の活性酸素除去能力、すなわち抗酸化能力を高め、その耐干ばつ性を高めるのに役立つ。

要するに、これは複数の関連遺伝子に関連し、相互に影響し、相互作用し、共同で水稲の耐干ばつ性を制御する過程である。

先ごろ、同じ科学研究チームが国際ジャーナル「Plant Science」に別の研究論文を発表し、水稲の干ばつ耐性を制御するもう一つの分子新メカニズムを明らかにした。この研究では、「OsBBP 1」と名付けられた新しい遺伝子が発見された。この遺伝子は活性酸素除去に関連する多種の遺伝子発現を制御し、活性酸素除去能力を増強し、水稲の干ばつ条件下での生存能力を高め、干ばつによる水稲収量損失を減少させることができる。

ここ数年来、張建福研究員、謝華安院士チームは水稲の干ばつ耐性分子メカニズムの研究において一連の成果を収めた。昨年、国際ジャーナル「BMC Plant Biology」に論文を発表し、イネの理想的な株型を制御する主効果遺伝子「IPA 1」とイネの干ばつ耐性との関連性を明らかにした。これらの成果を育種実践に応用することで、高耐乾性水稲新品種の選択育成を加速させる。