東京工科大学は10月18日、日本を含む亜熱帯の海岸部に生息する野生のシバ「ソナレシバ」から、海水の3倍の塩濃度にも耐えて、塩によるストレス条件下でも、生存に必要なカリウムを高濃度に保つことを可能とするタンパク質を発見したと発表した。

同成果は、同大 応用生物学部の多田雄一 教授、川野(遠藤)千里氏、来須孝光氏(現・諏訪東京理科大学)、岡山大学資源植物科学研究所の且原真木 教授、同 柴坂三根夫氏、中原由揮氏、信州大学 繊維学部の堀江智明 准教授らによるもの。詳細は、植物科学専門誌「Plant Cell Physiology」に掲載された。

塩害は農業に直結することもあり、その解決策が求められている。植物は、体内に高濃度のナトリウム(Na)が流入する塩ストレス条件では、生存に必須であるカリウム(K)を十分に吸収することができなくなり、それにより、成長が阻害されることが知られている一方で、そうした条件下にあっても、茎や葉においてナトリウム含量を低く抑え、カリウムの含量を高く保つことを可能とする能力を持つ植物も知られている。

研究グループでは今回、日本を含む亜熱帯の海岸部に生育する野生のシバ「ソナレシバ」が、海水の3倍の塩濃度にも耐え、塩ストレス条件で茎葉のカリウム含量を高く保つ能力があることを確認。その仕組みを調べるために、カリウムなナトリウムを輸送するタンパク質「カリウムトランスポーター」に着目。その遺伝子の同定と特性の調査を行ったという。

その結果、ソナレシバの2種類のhigh-affinity K+ transporters(HKT)遺伝子が、別の植物(今回の研究ではシロイヌナズナ)の細胞でもカリウムを吸収したり排出したりすることができることを確認したほか、低カリウム条件(0.1mM)でカリウムとナトリウムを根から茎葉に輸送する能力が高いこと、ならびに同条件では通常の植物の根は成長できないものの、そういった条件下でも根の伸長を維持できることを確認したという。

ソナレシバのカリウムトランスポーターを導入した低カリウム条件下における植物の茎葉のナトリウムとカリウムイオンの含有量 (提供:東京工科大学)

今回の成果を受けて、研究グループは、このトランスポーターを利用することで、耐塩性植物の開発を始め、カリウム肥料の使用量を減らした環境にやさしい農業やカリウム肥料を利用できない農地での収穫量の向上などに応用できる可能性が示されたとコメントしている。