マメ科植物と根粒菌の共生にかかわる重要な遺伝子を発見―窒素固定低下の機能を改善し、収量増加に期待：農業・食糧産業技術総合研究機構ほか
(2020年3月2日発表)
（国）農業・食糧産業技術総合研究機構は3月2日、（国）理化学研究所などと共にマメ科と根粒菌の共生に関わる重要な遺伝子を発見したと発表した。根粒菌の中には窒素固定の低下を引き起こす不良根粒菌が混じっているため、その機能を改善することによってマメ科植物の収量増加につなげられるものと期待している。日本大学、東北大学、(公財)かずさDNA研究所との共同研究の成果による。
植物の生育に欠かせない肥料の3要素の1つの窒素は、大気中に大量に存在するものの、植物が直接取り込めないために、土壌細菌である根粒菌の力を吸収している。
ところがダイズなどのマメ科植物に住み着いている根粒菌の中には、窒素固定がほとんどできない不良根粒菌が複数存在し、生育を邪魔するものがあった。
研究グループは、マメ科のモデル植物であるミヤコグサを使って不良根粒菌とミヤコグサの共生に関わる遺伝子を解析し、窒素固定が低い根粒菌の遺伝子の中から、窒素固定ができるようになった変異株を選び出した。
窒素固定を可能にする遺伝子（固定遺伝子）と、窒素固定を低下させる遺伝子（低下遺伝子）の組み替えたんぱく質を作って両者を反応させたところ、固定遺伝子が働く根粒では、低下遺伝子が働いても正常な窒素固定が起こるが、逆に固定遺伝子が壊れている突然変異体の根粒では活性が低下する。このことから、低下遺伝子の根粒菌効果を、固定遺伝子が打ち消すことで、正常な窒素固定活性が発現できるように機能を制御していることが分かった。
機能を改変することで不良根粒菌の共生を改善できるようになり、窒素固定の利用効率を向上させることにつながるものと見ている。
