植物の乾燥耐性、洪水耐性を同じ遺伝子が制御―モデル植物使いトレードオフの関係見つける：岐阜大学/理化学研究所ほか
(2019年7月1日発表)
岐阜大学、（国）理化学研究所などの共同研究グループは7月1日、植物の乾燥耐性と洪水（冠水）耐性とが同じ遺伝子によって制御されトレードオフの関係にあることが分かったと発表した。アブラナ科のモデル植物シロイヌナズナが持っている「STOP1（ストップワン）」と呼ばれる遺伝子を破壊し不活性化することにより見つけた。
研究を行ったのは、岐阜大学応用生物科学部、理化学研究所バイオリソース研究センター、北海道大学大学院農学研究院、インド工科大学グワハティ校の国際共同研究グループ。
近年地球温暖化の影響もあって世界的に豪雨と極端な乾燥とが入れ替わり生じる現象が各地で頻繁に起きて大きな被害が生じている。
今回の共同研究に参加したインド工科大学グワハティ校がある北東インドは、その典型的な地域の一つで、作物の生産性を上げるために乾燥耐性と洪水耐性の両方を高めることが大きな課題になっている。
今回の研究は、そうしたニーズに応える新しい品種改良法の実現に向けての国際共同研究として行った。
研究に使ったSTOP1は、岐阜大と理研の研究者が共同で2007年にシロイヌナズナから発見したもので、酸耐性の鍵遺伝子として注目され、洪水耐性にもこの遺伝子が必須であることが分かってきている。
それがさらに、今回の研究でシロイヌナズナでは、STOP1を破壊して不活性化すると乾燥耐性の大幅向上が生じ、乾燥耐性と洪水耐性とが同じSTOP1で制御されるいわゆるトレードオフの関係（一方が良くなると他方が悪くなる関係）にあるということが分かった。
実験は、シロイヌナズナの野生型とSTOP1破壊系の両方にそれぞれ同じ干ばつ処理と洪水処理を施して両者の生育状況の違いを調べるという方法で行った。
その結果、STOP1を破壊した系統は、16日間給水しない時点での葉の育ちが野生型より遥かに優れSTOP1の不活性化で乾燥耐性が大幅にアップすることが分かった。一方、洪水処理で冠水させた方は、STOP1を破壊すると1週間後の育ちが野生型より遥かに悪くなって洪水耐性が低下するというトレードオフの生育が観測され、乾燥耐性と洪水耐性が共にSTOP1で制御されていることが分かった。
この研究成果が得られたことから課題の豪雨と乾燥の両方が起こる地域の作物の生産性を上げるには、「STOP1が制御するようなトレードオフを回避する育種戦略を見つけることが重要」だと研究グループは見ており、その方策の一例として「STOP1遺伝子の発現を特定の組織で抑制するような品種改良を行うことが考えられる」と提案している。