２００６年度　　後期　　　第１０回　　細胞生物学セミナー

日時　：　１１月１４日（火）　　１６：３０〜

場所　：　総合研究棟６階　クリエーションルーム

Alkali grass resists salt stress through high 　and

an endodermis barrier to

Peng,Y.H., Zhu,Y.F., Mao,Y.Q., Wang, S.M., Su,W.A. and Tang,Z.C.(2004)

J.Exp. Bot. 55, 939-949

アルカリ草の高濃度カリウムと内皮のナトリウムバリアを介した対塩分ストレス

　

　 塩分は成長に必須であるが、過剰になると作物にとってストレスになる。強い塩分ストレスは、水ポテンシャルの減少とイオンストレスを起こし生育を抑制する。塩分ストレスによる直接的な影響はナトリウムイオンの流入である。植物は根で取り込んだ水をシュートまで運ばなければならない。そのために、根からシュートまでの水ポテンシャル差を維持することが必要である。植物は高ナトリウムストレス下においては、ナトリウムを高く含有できるほど、水ポテンシャルを保つことができる。つまり、ナトリウム許容量が塩分耐性に大きく関与している。

本論文では、塩分耐性の仕組みについて詳しく知るために、同じイネ科のhalophyte（塩生植物；チシマドジョウツナギの一種）とglycophyte（中生植物；コムギ）をもちい、両者に塩分ストレスを与えてイオンの分析とＸ線マイクロ分析を行った。また、ＮａＣｌ、ＫＣｌで処理したときの違いも分析した。

その結果、塩生植物では高いカリウムイオンの取り込みがみられた。また、電気生理学的手法により細胞膜におけるナトリウムとカリウムの選択的な吸収に違いがみられた。塩生植物と中生植物ではナトリウムより、カリウム濃度において大きな違いがみられた。塩生植物はカリウム濃度を中生植物の２．７～４倍もの高濃度で取り込んだ。さらに、根からシュートに向けてナトリウムの高い濃度勾配を維持していた。これは、カリウムイオンの取り込みが塩分耐性に関わっていることを示唆している。そこで、カリウムイオンチャネル抑制剤を使い、イオンの取り込みにどのような違いがでるかを調べた。継時的な変化を追うとナトリウムイオンの取り込みはあまり変化しなかったが、カリウムイオンの取り込みが著しく減少した。

Ｘ線マイクロ分析を根の組織別に行った結果では、細胞内のナトリウム、カリウム濃度には外側から内側に向けてグラジエントが見られることがわかった。高塩分ストレス下においてこのグラジエントを維持できることが、塩分耐性に重要になることがわかった。また、カリウムチャネル抑制剤の働きから、この維持に働いているのがカリウムチャネルであることが示唆された。

これらの結果から、カリウム・ナトリウムイオンのカリウムチャネルの選択性と内皮カスパリー線がカリウム・ナトリウムイオンの濃度勾配を導いていることがわかった。また、放射方向だけでなく、根からシュートにかけて大きな濃度勾配が存在することが示唆された。これを元にカリウム・ナトリウムイオンの選択性のメカニズムを説明するモデルを考慮すると、トランスポーターの高いナトリウム・カリウム選択性が塩生植物の高い塩分耐性を実現しているのではないかと考えられる。

このような作物種に近縁であるイネ科の塩生植物の塩分耐性の仕組みを調べることは、将来的に遺伝子導入によって食糧事情を改善する一つの手法に役立つのではないかと期待される。

興味を持たれた方は是非ご参加ください。来聴を歓迎します。　　角玄祐司