量子科学技術研究開発機構,農業・食品産業技術総合研究機構,科学技術振興機構（ＪＳＴ）

令和５年１月１８日

量子科学技術研究開発機構
農業・食品産業技術総合研究機構
科学技術振興機構（ＪＳＴ）

干ばつを生き抜くイネの戦略

～ＲＩイメージング技術で初めて捉えた根の水分に対する応答～

ポイント

量子科学技術研究開発機構（理事長 平野 俊夫、以下「量研」という）量子ビーム科学部門 高崎量子応用研究所プロジェクト「ＲＩイメージング研究」の三好 悠太 主任研究員と河地 有木 プロジェクトリーダーらは、農業・食品産業技術総合研究機構（理事長 久間 和生、以下「農研機構」という）作物研究部門 作物デザイン開発グループの相馬 史幸 研究員と宇賀 優作 グループ長らと共同で、干ばつに見舞われたイネが水を求めて地中深くに伸ばした根に選択的に炭素栄養を送ろうとする生命活動を、映像として捉えることに世界で初めて成功しました。

毎年頻発する干ばつによって食料需給は世界各地で逼迫（ひっぱく）しています。私たちは、干ばつ下で生育できる植物の強靭さの仕組みを解明し、干ばつに強い作物、特にイネの開発を進めています。干ばつに強い陸稲などのイネ品種は地中深くまで伸びる太い根を持つことが知られています。そこで、私たちは干ばつ時に根がどのように水分を獲得するのか、根における炭素栄養の分配の仕組みから解明しようと考えました。農研機構が所有する地中の根の構造を可視化するＸ線ＣＴ技術と、量研が得意とする植物体内の栄養元素の動きを可視化する植物ポジトロン（陽電子）イメージング技術とを融合し、地中に隠れた根の機能を探る新たなＲＩ（ラジオアイソトープ）イメージング技術を開発しました。本手法を用いて、イネの根が干ばつ下に置かれた土壌環境と、水分が十分に存在する土壌環境下の炭素栄養の動きを観察・比較しました。その結果、干ばつ下では地中深くに存在する水分を求めて下方向に伸びる根に栄養を分配するのに対し、土壌中の水分が増えると地表近くの横方向に展開する根に分配することが分かりました。水分状況に応じて栄養の分配先を選択的に素早く切り替えるという仕組みを持つ、イネの干ばつを生き抜く戦略の一端が明らかになりました。

本研究で開発した技術は、多様な環境変化に適応する植物の生存戦略を詳細に解明する強力なツールです。本成果を環境ストレスに適応したイネの開発に生かすことで、持続的かつ安定した作物生産が可能な社会の実現に貢献することが期待されます。本成果は植物科学分野の欧文誌「Ｆｒｏｎｔｉｅｒｓ ｉｎ Ｐｌａｎｔ Ｓｃｉｅｎｃｅ」誌に２０２３年１月１８日（水）（日本時間）掲載される予定です。

本研究は、ムーンショット型 農林水産研究開発事業の委託により、また科学技術振興機構（ＪＳＴ） 戦略的創造研究推進事業ＣＲＥＳＴ「環境変動に対する植物の頑健性の解明と応用に向けた基盤技術の創出」領域（課題番号：ＪＰＭＪＣＲ１７Ｏ１）およびＡＣＴ－Ｘ「環境とバイオテクノロジー」領域（課題番号：ＪＰＭＪＡＸ２０ＢＩ）、日本学術振興会 科学研究費補助金の支援により行われました。

＜プレスリリース資料＞

＜論文タイトル＞

“Rice immediately adapts the dynamics of photosynthates translocation to roots in response to changes in soil water environment”
ＤＯＩ：10.3389/fpls.2022.1024144

＜お問い合わせ先＞

（英文）“Rice immediately adapts the dynamics of photosynthates translocation to roots in response to changes in soil water environment”

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