マメ科植物と根粒菌―窒素固定の仕組み解明も：筑波大学ほか
(2024年1月26日発表)
筑波大学と名古屋大学、東京大学の研究グループは１月26日、マメ科植物が根粒菌（こんりゅうきん）と共生することで生長に必要な窒素を大気中から得る仕組みの一部を解明したと発表した。窒素固定を促す鉄を根粒に集める生体物質を発見、体内の鉄と窒素のバランスを保っていることを突き止めた。大気から窒素を得る仕組みの一部が分かったことで、その能力を最大限引き出して持続可能な社会の実現に役立つ技術の開発につながると期待している。
研究グループが突き止めたのは、50個程度のアミノ酸がつながった生体物質「IRON MAN（IMA）ペプチド」。研究ではマメ科のミヤコグサを用い、根粒菌が共生する過程で植物体内の窒素状態に応じてどのような遺伝子が活発化するかを解析した。
その結果、植物に根粒菌が感染すると、アミノ酸が50個程度つながったペプチドを作る遺伝子が植物体内全体で活発に働くことを突き止めた。さらに、そのペプチドが鉄を根粒に集める働きをしていることが分かったため、研究グループは「IRON MAN（IMA）ペプチド」と名付けた。
さらに今回の研究では、根粒菌と共生しない植物「シロイヌナズナ」についても、IMAペプチドがどのような働きをするのか解析を試みた。その結果、マメ科植物と同様にIMAペプチドが植物体内で窒素量が増加するのに応じて鉄を得て、窒素量を安定的に保ちながら植物の生長を制御していることが分かった。
今回の成果について、研究グループは「窒素栄養に応じた鉄獲得のメカニズムが明らかになったことで、植物の環境適応の仕組みに関する理解がさらに深まった」としている。そのため「植物の微生物共生や栄養利用の能力を最大限に引き出し、持続可能な社会に貢献する技術開発につながる」と期待している。
