細胞壁リモデリングによる R. tomentosa のアルミニウム耐性機構を解明(Study Reveals Aluminum Tolerance Mechanism in R. tomentosa via Cell Wall Remodeling)

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2026-06-23 中国科学院(CAS)

中国科学院華南植物園(SCBG)の鄧樹林教授らの研究グループは、熱帯・亜熱帯に分布する低木Rhodomyrtus tomentosa(フトモモ科)の酸性土壌に対する高いアルミニウム耐性の分子機構を解明した。酸性土壌では可溶化したAl³⁺が根の伸長や養分吸収を阻害するが、本研究ではゲノム・トランスクリプトーム解析により、細胞壁を改変するRtXTH2遺伝子がアルミニウムストレスで強く誘導されることを発見した。シロイヌナズナでの遺伝子導入やウイルス誘導遺伝子サイレンシングにより、RtXTH2は細胞壁中のヘミセルロースやペクチン量を減少させ、Al³⁺が結合する部位を減らすことで耐性を高めることを実証した。さらに転写因子RtERF1がRtXTH2のプロモーターに結合して転写を活性化し、アルミニウムストレス下ではRtERF1タンパク質の安定性も向上することを明らかにした。木本植物における細胞壁リモデリングを介したアルミニウム適応の新たな制御機構を示す成果であり、酸性土壌でも生育可能な樹木や作物の育種への応用が期待される。

細胞壁リモデリングによる R. tomentosa のアルミニウム耐性機構を解明(Study Reveals Aluminum Tolerance Mechanism in R. tomentosa via Cell Wall Remodeling)
Proposed working model of the RtERF1–RtXTH2 regulatory module in response to Al stress in R. tomentosa. (Image by SCBG)

<関連情報>

RtERF1活性化RtXTH2は細胞壁成分の修飾を介してRhodomyrtus tomentosaのアルミニウム耐性を向上させる RtERF1-activated RtXTH2 enhances aluminum tolerance in Rhodomyrtus tomentosa via modifying cell wall components

Tingting Liu, Heng Yang, Ling Yang, Gui Wang, Sai Liu, Shulin Deng
The Plant Journal  Published: 17 June 2026
DOI:https://doi.org/10.1111/tpj.70988

SUMMARY

Acidic soils trigger a surge of soluble aluminum (Al), thereby causing Al3+ toxicity that inhibits plant growth and limits crop yields. Rhodomyrtus tomentosa, a shrub distributed in tropical and subtropical regions with acid soil, is an important genetic source for exploring the mechanism of Al tolerance. The xyloglucan endotransglucosylase/hydrolase (XTH) cleaves and rejoins xyloglucan polymers, which is important for plants to adapt to Al3+ stress. In the present study, a total of 29 RtXTHs were identified in R. tomentosa. These RtXTHs showed distinct tissue-specific expression patterns. Al3+ stress significantly upregulated several RtXTH genes in the roots, among which RtXTH2 showed the most prominent responsiveness. The subcellular localization assay determined that RtXTH2 encoded a cell wall-localized XTH protein. Overexpression of RtXTH2 enhanced Al tolerance in Arabidopsis by reducing hemicellulose and pectin contents in the cell wall. RtERF1, an Al3+-induced AP2/ERF transcription factor, directly activated RtXTH2 by binding to the CRT elements in its promoter. Silencing either RtXTH2 or RtERF1 reduced Al tolerance in R. tomentosa seedlings, as evidenced by increased Al accumulation, enhanced membrane damage, and more severe inhibition of root elongation under Al3+ stress. In summary, our results indicate that RtERF1 activates RtXTH2 to modify cell wall composition, thereby enhancing Al tolerance in R. tomentosa.

細胞遺伝子工学
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