植物の栄養環境応答の新しいしくみを発見~植物の窒素利用効率の向上と生長促進への応用に期待~

2025-11-06 九州大学

九州大学大学院理学研究院の西谷謙太郎准教授らは、植物が窒素やリン酸などの栄養環境変化に応答する新たな仕組みを発見した。植物は細胞内の転写制御ネットワークを通じて代謝や成長を調整しているが、研究ではその中心因子「PINS(Phosphate-Induced Network Switch)」が栄養条件に応じて複数の転写経路を切り替えるスイッチとして機能することを明らかにした。この制御により植物はリン酸欠乏下でも根の成長や代謝を最適化し、限られた栄養資源を効率的に利用できる。成果は将来的な作物の肥料利用効率向上や環境負荷低減型農業に貢献する。研究はNature Communications誌に掲載。

植物の栄養環境応答の新しいしくみを発見~植物の窒素利用効率の向上と生長促進への応用に期待~
図1・シロイヌナズナにおける窒素環境の変化に対する根の生長の変化の模式図

<関連情報>

アラビドプシスLOHN1ペプチドは全身窒素飽和シグナル伝達の制御下で側根間隔を調節する Arabidopsis LOHN1 peptide modulates lateral root spacing under the control of systemic nitrogen-satiety signaling

Kazuhiro Ito ∙ Tomoya Sonoda ∙ Yuki Hisanaga ∙ … ∙ Kousuke Hanada ∙ Koh Iba ∙ Kensuke Kusumi
Current Biology  Published:October 24, 2025
DOI:https://doi.org/10.1016/j.cub.2025.09.060

Highlights

  • Arabidopsis secretory peptide LOHN1 suppresses LR development under high N supply
  • LOHN1 is induced in phloem companion cells at the root tip by shoot-derived glutamate
  • N-induced LOHN1 peptide modulates LR priming via regulating auxin transport
  • Novel molecular mechanism links N supply to root development in plants

Summary

In Arabidopsis thaliana, high nitrogen (N) levels are known to induce a systemic signal that represses lateral root (LR) development. However, the molecular mechanisms underlying this response remain poorly understood. In this study, we identified a cysteine-rich secretory peptide, LATERAL ROOT OVERPRODUCTION UNDER HIGH-NITROGEN CONDITIONS 1 (LOHN1), as a key signaling molecule involved in translating an N-sufficient nutritional status into a morphological response that inhibits LR development. High N supply induces LOHN1 expression in phloem companion cells at the root tip region under the control of shoot-derived glutamate and glutamate receptor-like channel (GLR). LOHN1 secretion into the apoplastic space regulates the expression of auxin transporter genes to reduce the frequency of LR priming and LR founder cell formation, thereby suppressing LR branching. Our data provide a molecular basis for how plants respond to high N supply and control root architecture to achieve proper plant growth.

1202農芸化学
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