鉄吸収を制御して植物の高温ストレスを緩和~温帯性草本の長期高温ストレス適応を支える鉄吸収機構を解明~

2025-08-28 理化学研究所,横浜市立大学,長崎大学,明治学院大学,愛知製鋼株式会社,東京大学,農業・食品産業技術総合研究機構

理化学研究所らの研究チームは、コムギなど温帯性草本植物が長期の高温ストレス下で鉄欠乏に陥ることを解明した。モデル植物ミナトカモジグサの系統比較とQTL解析により、鉄吸収に必要なムギネ酸トランスポーター遺伝子BdTOM1が高温適応に重要であると特定。BdTOM1欠損変異体は鉄欠乏と生育障害を示したが、合成ムギネ酸PDMAの投与で改善された。さらに、コムギでも相同遺伝子が高温で誘導され、PDMAやキレート鉄の投与により鉄欠乏や光合成低下、成長抑制が緩和されることを確認。ただし過剰投与は鉄過剰ストレスを引き起こすことも判明した。本成果は、温暖化下でのコムギ等の高温耐性品種育成や持続的農業に資する知見であり、気候変動下の食料安定供給への応用が期待される。

鉄吸収を制御して植物の高温ストレスを緩和~温帯性草本の長期高温ストレス適応を支える鉄吸収機構を解明~
イネ科植物の鉄吸収メカニズムとムギネ酸を介した温帯性草本植物の高温耐性適応機構

<関連情報>

キレート化に基づく鉄吸収は、冷涼期草における長期高温ストレスの影響を緩和する Chelation-based iron uptake mitigates the effects of prolonged high-temperature stress in cool-season grasses

Anzu Minami,Yoshihiko Onda,Minami Shimizu,Yukiko Uehara-Yamaguchi,Asaka Kanatani,Risa Nakayama,Kyoko Toyama,Kotaro Takahagi,Komaki Inoue,Tomoko Nozoye,Motofumi Suzuki,Yusuke Kouzai,Toshihisa Nomura,Keitaro Tanoi,Masaki Endo,Ryuji Miki,Masakazu Kashihara,Naoaki Taoka & Keiichi Mochida
Nature Communications  Published:28 August 2025
DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-025-63005-0

Abstract

High-temperature stress poses a significant threat to agricultural productivity and ecological diversity. Here, we show the effects of prolonged high-temperature stress on wheat (Triticum aestivum) and the model grass Brachypodium distachyon and demonstrate that heat stress induces iron deficiency in newly emerged leaves. Quantitative trait locus analysis of B. distachyon reveals a genomic region associated with heat resilience that includes the transporter of mugineic acid family phytosiderophores 1 gene (BdTOM1). Iron-deficiency-related genes including BdTOM1 are more highly expressed in a high-temperature-tolerant B. distachyon accession at high temperature than in a sensitive accession, resulting in greater secretion of deoxymugineic acid. Treatment with proline-2′-deoxymugineic acid mitigates heat-induced growth inhibition, but excess iron treatment leads to toxicity in both species. Our findings highlight the role of heat-induced nutritional stress in prolonged high-temperature stress and suggest that iron homeostasis could provide a promising target for improving crop resilience to climate extremes.

1202農芸化学
ad
ad
Follow
ad
タイトルとURLをコピーしました