高CO₂条件での植物の成長促進に関連する遺伝子を発見～同一種内の遺伝的変異の解析から～

2022-04-19

2022-04-19 東北大学

【研究者情報】
〇生命科学研究科　教授　彦坂幸毅

【発表のポイント】

上昇しつつある大気CO₂環境をふまえ、その環境に適応した作物の育種が必要である。
遺伝的に異なる性質をもった集団(エコタイプ)から得た個体の成長速度を比較し、高CO₂環境下で成長速度が大きく増加するエコタイプとあまり増加しないエコタイプがあることを見出した。
これらエコタイプについて解析を行い、高CO₂環境での成長が促進される遺伝子を2つ発見し、自然界に存在する種内の遺伝的変異を利用して有用な遺伝子を発見する手法を確立した。

【概要】

大気中のCO₂濃度は上昇を続けています。大気CO₂濃度の上昇は、短期的には植物の光合成速度を増加させますが、その増加が長続きしないことが多くの植物で観察されており、地球の人口増に対する食糧不足が懸念されます。そのことへの対応策の一つが、高CO₂環境に適応した作物の育種です。

東北大学生命科学研究科の彦坂幸毅教授、小口理一助教(現大阪公立大学准教授)、九州工業大学の花田耕介教授(理化学研究所環境資源科学研究センター機能開発研究グループ客員研究員(研究当時))らの研究グループは、世界各地の様々な緯度・標高からシロイヌナズナの多数のエコタイプを収集し、比較解析を行うことにより高CO₂条件で成長促進に貢献する遺伝子を発見しました。本研究を発展させることで、将来の高CO₂環境で高収量を実現する作物の育出に貢献することが期待されます。

本研究成果は4月9日付でPlant Molecular Biologyオンライン版に掲載されました。

図1　高CO₂環境で育成した際の植物体。左から、高CO₂環境環境であまり成長が増加しないエコタイプ(Col-0)、このエコタイプにおいて遺伝子AT3G04000の発現を抑制した株、同じく遺伝子AT3G50900の発現を抑制した株。

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