農業生物資源研究所(生物研)は3月29日、植物の主要な栄養素を含む複数の栄養素をバランスよく吸収し、蓄積を促進させるイネの遺伝子を発見したと発表した。同成果は1月5日に英国の科学雑誌「The Plant Journal」に掲載された。

植物の遺伝子機能を利用して肥料に含まれる栄養素の吸収を促進させる試みは、単独の遺伝子の働きを改変することで1～2種類の栄養素の吸収もしくは蓄積を促進させた例が報告されている。しかし、特定の栄養素のみの吸収・蓄積を強化すると栄養素バランスが崩れるため、収量の増加にはつながっていなかった。

一方、生物研ではイネの水や栄養素を輸送する維管束という組織にRDD1というタンパク質が局在していることを見い出しており、同タンパク質が栄養素をバランス良く輸送するカギになっているのではないかと考え、これを確かめる研究を行った。

研究では、人為的にRDD1遺伝子を強く働かせたイネは、温室での少化成肥料栽培(慣行栽培の半分、特別栽培相当)において、収量(もみ重)が親系統に比べて最大で約2割増加した。さらに、低栄養条件での水耕栽培(各栄養素が通常の半分以下)では、通常のイネと比べて肥料三要素である窒素、リン酸、カリウムに加え、塩素とマグネシウムの吸収と蓄積が促進された。これらの結果から、RDD1遺伝子を強く働かせたイネでは光合成および収量の増加に必要な栄養素の供給が増強されることが示唆された。

さらに、RDD1遺伝子を強く働かせたイネでは、低栄養条件での水耕栽培において、光合成で重要な役割を持つクロロフィルの含量が増加し、また光合成産物であるショ糖の輸送に関わる遺伝子の働きも増大していた。これらのことから、RDD1遺伝子を強く働かせたイネでは光合成および光合成産物輸送の能力が増強した結果、収量が増加したものと考えられるという。

RDD1遺伝子の効果。RDD1遺伝子の働きを強めると複数の栄養素の吸収・蓄積が促進され、収量が増加する

研究グループは、今後、新たな品種や栽培技術の開発により、RDD1遺伝子の機能を強化することで、少ない肥料で通常と同様の収量を得ることが可能になり、低コスト化に加え、土壌に残った余分な肥料による環境汚染を防ぐなどのメリットが得られるとしている。