植物の生育状態を野外で早期診断できる装置を開発〜ストレスに応答して生じるmiRNAを葉から検出〜

2024-04-05

2024-04-04 京都大学

野田口理孝理学研究科教授 (兼:名古屋大学特任教授)、川勝弥一名古屋大学研究員、岡田龍同研究員、原光生同助教、有馬彰秀同特任講師らの研究グループは、植物の生体分子であるmicro-RNA (miRNA)を簡易検出することで、生育状態を個別診断できるマイクロ流体デバイスを開発しました。

植物は環境変化に対して様々な生体分子を発現することで、ストレスに適応しています。本研究グループは、植物がストレスへの初期応答で発現する生体分子を検出することで、生育状態の早期診断が可能であると考えました。本研究では、生体分子の一つであるmiRNAを簡易検出するマイクロ流体デバイスを開発し、それを用いてトマトの栄養状態を診断することに成功しました。開発したデバイスは、植物の搾汁液をデバイスに導入することで、標的となるmiRNAを検出することができます。本技術を用いて、土壌の栄養素であるリンが欠乏した際に発現するmiRNAであるmiR399の検出を行なった結果、リン欠乏条件で生育したトマトから強いシグナルが検出され、リン欠乏状態であると診断できました。加えて、リン欠乏と診断されたトマトをリンが十分な条件に切り替えることで、ストレス障害を回避することができました。開発したデバイスは小型で、必要な操作は溶液の導入だけであるため、野外の栽培現場でも利用できる可能性があります。本研究の成果は、植物の生体分子を検出することで、ストレス症状が生じる前の早期段階で生育状態を診断できる技術として期待されます。

本研究成果は、2024年4月3日に、国際学術誌「Plant Phenomics」に掲載されました。