新しいバイオスティミュラント処理が小麦収量を大幅に向上(New biostimulant treatment significantly boosts wheat yields, field studies confirm)

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2025-04-30 オックスフォード大学

新しいバイオスティミュラント処理が小麦収量を大幅に向上(New biostimulant treatment significantly boosts wheat yields, field studies confirm)
Wheat ears and grains (left panel), and sorghum panicles (right panel) showing the yield increase caused by applications of the novel trehalose 6-phosphate-based biostimulant. Image credit: Rothamsted.

オックスフォード大学、ロザリンド・フランクリン研究所、ロザムステッド研究所の研究チームは、トレハロース6-リン酸(T6P)を基にした新しいバイオスティミュラントを開発し、小麦の収量を最大12%向上させることに成功しました。T6Pは植物の「血糖」に相当するシグナル分子で、デンプン合成や光合成を促進します。自然なT6Pは細胞膜を通過できないため、研究者たちは光の存在下で植物内にT6Pを放出する膜透過性の前駆体を開発しました。このバイオスティミュラントは、メキシコの国際トウモロコシ・小麦改良センター(CIMMYT)とアルゼンチンの国立農業技術研究所(INTA)で4年間にわたるフィールド試験で、小麦の収量を平均10.4%向上させ、降雨量に関係なく効果を示しました。この技術は、複雑な遺伝子構造を持つ小麦の収量向上において、低コストで効果的な代替手段となり、特に開発途上国での食料生産の増加に貢献することが期待されています。

​<関連情報>

膜透過性トレハロース6リン酸前駆物質の散布により、圃場試験で小麦の収穫量が増加 Membrane-permeable trehalose 6-phosphate precursor spray increases wheat yields in field trials

Cara A. Griffiths,Xiaochao Xue,Javier A. Miret,Fernando Salvagiotti,Liana G. Acevedo-Siaca,Jacinta Gimeno,Matthew P. Reynolds,Kirsty L. Hassall,Kirstie Halsey,Swati Puranik,Maria Oszvald,Smita Kurup,Benjamin G. Davis & Matthew J. Paul
Nature Biotechnology  Published:29 April 2025
DOI:https://doi.org/10.1038/s41587-025-02611-1

Abstract

Trehalose 6-phosphate (T6P) is an endogenous sugar signal in plants that promotes growth, yet it cannot be introduced directly into crops or fully genetically controlled. Here we show that wheat yields were improved using a timed microdose of a plant-permeable, sunlight-activated T6P signaling precursor, DMNB-T6P, under a variety of agricultural conditions. Under both well-watered and water-stressed conditions over 4 years, DMNB-T6P stimulated yield of three elite varieties. Yield increases were an order of magnitude larger than average annual genetic gains of breeding programs and occurred without additional water or fertilizer. Mechanistic analyses reveal that these benefits arise from increased CO2 fixation and linear electron flow (‘source’) as well as from increased starchy endosperm volume, enhanced grain sieve tube development and upregulation of genes for starch, amino acid and protein synthesis (‘sink’). These data demonstrate a step-change, scalable technology with net benefit to the environment that could provide sustainable yield improvements of diverse staple cereal crops.

1202農芸化学
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