世界は、増加する人口のために食料生産性を向上させるという大きな課題に直面しています。 リン (P) 肥料は食物の栽培に不可欠であるため、リン肥料の年間消費量は過去数十年で急速に増加し、50 年までに 100 ～ 2050% 増加すると予想されています。植物にとって利用できなくなり、生育期に作物によって適用されたリンの回復はしばしば低くなります。 また、リン肥料は主に再生不可能なリン鉱石を原料としており、近い将来枯渇が予想されます。 土壌 P と肥料 P を持続的かつ効率的に使用するには、P 効率の高い作物品種の開発など、体系的なアプローチを行う必要があります。 植物の種類や種内の遺伝子型によって、P 利用効率に遺伝的な違いが存在することから、遺伝的アプローチによって植物の P 利用効率を向上させることが可能であることが示されました。 従来の植物育種法では、リンの利用効率が向上した作物の育種が成功していることが示されています。
小麦は、世界で最も重要な食用作物の 6 つです。 世界の小麦生産は、年間 5 Mt の P2O5 (穀物で使用される P の約 40%) を消費します。これは、米やトウモロコシを含む他の穀物で使用されるよりもはるかに多くなります。 したがって、小麦のリン利用効率を改善することは、リン資源の持続可能な利用にとって重要です。 Pの利用効率を高めたコムギを育種するためには、コムギのPiシグナル伝達ネットワークを理解することが重要です。 クローン化されたPi飢餓誘導遺伝子はごくわずかであり、それらの発現パターンが分析されているため、小麦のPiシグナル伝達ネットワークはほとんど不明のままです。 トランスジェニック改変による P 使用効率の改善は多くの作物で報告されていますが、P 使用効率が改善されたトランスジェニックコムギの研究はまだ不足しています。
Pの可用性を感知するシグナル伝達ネットワークでは、MYB-CC（コイルドコイル）タイプの転写因子PHR1が中心的な役割を果たしています。 最近の論文 Annals of Botany に相同性がある 1 つのコムギ PHRXNUMX 遺伝子を調べます シロイヌナズナ PHR1 であり、Pi 飢餓応答の調節におけるその役割を特徴付けます。 Ta-PHR1-A1 は小麦の Pi シグナル伝達に関与しており、過剰発現すると、小麦の P 取り込みと穀粒収量が増加しました。 この重要な研究は、小麦のPiシグナル伝達の理解を促進し、Pの利用効率と収量が改善された小麦を育種するための貴重な遺伝子資源を提供します。
リン酸飢餓応答制御因子Ta-PHR1はリン酸シグナル伝達に関与しており、小麦の穀粒収量を増加させます。 (2013) Annals of Botany 111 (6): 1139-1153。 土井: 10.1093/aob/mct080
リン欠乏は、世界中の作物収量の主要な制限要因です。 以前の研究では、PHR1 とそのホモログが植物のリン酸飢餓応答の調節に重要な役割を果たしていることが明らかになりました。 ただし、一般的な小麦の PHR 同族体の機能 (Triticumaestivum) はまだ完全には理解されていません。 この研究の目的は、小麦のリン酸シグナル伝達と植物成長の調節における PHR1 遺伝子の機能を特徴付けることでした。 コムギ PHR1 遺伝子を過剰発現するコムギトランスジェニック系統を生成し、水耕栽培におけるリン欠乏および十分な条件下で評価し、土壌ポット試験および 1 つの野外実験を行った。 コムギから 1 つの PHR1 相同遺伝子 Ta-PHR1-A1、B1、D1 を分離し、Ta-PHR1-A1 の機能を解析した。 結果は、Ta-PHR1.2-A1が酵母細胞におけるTa-PHT1の発現を転写的に活性化することを示した。 小麦で Ta-PHR1-A1 を過剰発現させると、リン酸飢餓応答遺伝子のサブセットがアップレギュレートされ、植物が土壌および養液中で生育した場合に、側方分岐が刺激され、リンの取り込みが改善されました。 1 つの実地試験のデータは、Ta-PHRXNUMX-AXNUMX を過剰発現させると、スパイクあたりの穀粒数が増加することで穀粒収量が増加することを示しました。 TaPHRXNUMX は小麦のリン酸シグナル伝達に関与しており、リンの利用効率と収穫量の改善により、作物の分子育種に重要な役割を果たしました。
