植物間の塩ストレス情報伝達を地上と地下で同時解明~受信者の遺伝的距離に応じて異なる伝達機能~

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2025-09-04 京都大学

京都大学の山尾僚教授、名城大学の大崎晴菜助教、福島大学の廣田峻准教授ら国際共同研究チームは、日本の在来植物オオバコ(Plantago asiatica)が塩ストレスを受けた際、地上部(揮発性化合物)と地下部(根系)を通じて同時に情報伝達を行うことを初めて明らかにしました。実験の結果、地下部を介した情報伝達は同じ親から生まれた「きょうだい個体」に特異的に伝わりやすい一方、地上部の揮発性化合物を介した伝達は遺伝的距離に関係なくすべてのオオバコ個体に届き、受信個体に気孔閉鎖という防御反応を誘発することが分かりました。このことから、オオバコは地上と地下で異なる情報ネットワークを使い分け、個体間の関係性に応じてストレス耐性を調整している可能性が示されました。本成果は、植物が群落レベルで環境ストレスに適応する仕組みの理解を進める重要な手がかりとなります。研究成果は Plant Signaling & Behavior に掲載されました。

植物間の塩ストレス情報伝達を地上と地下で同時解明~受信者の遺伝的距離に応じて異なる伝達機能~
研究成果の概念図

<関連情報>

塩ストレスに対する地上部と地下部の統合的な相互刺激 Integrated above- and below-ground interplant cueing of salt stress

Kai Ito,Haruna Ohsaki,Ariel Novoplansky,Shun K. Hirota&Akira Yamawo
Plant Signaling & Behavior  Published:12 Aug 2025
DOI:https://doi.org/10.1080/15592324.2025.2542560

ABSTRACT

Neighboring plants exchange adaptive information related to their genetic identity, stress experiences, and reproductive state. Here, we tested the possibility that Plantago asiatica plants utilize both above- and below-ground communication to differentially respond to stress cues perceived from neighbors with variable genetic identities. Stress response was observed by recording stomatal aperture in stressed plants and their neighbors while restricting interplant communication to either root or shoot cueing. Split-root plants were planted in triplets at equidistant intervals. Half of the roots of the central plant were subjected to salt stress, while the other half shared its rooting volume with the roots of an unstressed neighboring plant on one side, and its headspace with another unstressed neighbor on the other side. Sixty minutes after the onset of salt stress, soil-sharing neighbors had a larger proportion of closed stomata when the stressed plant was genetically closer (sibling [SB] or from a near population [NP]) than from a more remote population (FP). In contrast, aboveground stress cueing was equally effective regardless of the genetic relatedness of the neighboring plants. The findings demonstrate for the first time a concurrent utilization of both specific and nonspecific interplant stress cueing. The results call for further investigation into the adaptive implications of these communication modes on the survival and performance of P. asiatica under variable environmental scenarios.

生物環境工学
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