植物は葉から根へナトリウムを送り返し、根の“成熟領域”で捨てていた~根端で排出される、という従来説を覆す、ナトリウム排出の実証~

2025-12-12 東京大学

東京大学の研究チームは、植物が塩ストレス下で毒性の高いナトリウムイオン(Na⁺)をどこから排出するかを、放射性トレーサー(²²Na)による可視化と微小電極イオンフラックス測定(MIFE)を組み合わせて世界で初めて同時に定量し、従来有力だった「根端から主に排出される」説を覆した。葉に取り込まれ蓄積したNa⁺は再び根へ送り返され(シュート→ルート再循環)、そのほぼ全量(約90〜95%)が主要輸送体SOS1依存的に、根の大部分を占める“根成熟領域”から効率よく排出されることを実証。野生型では根からNa⁺が消失する一方、sos1変異体では排出されず根に蓄積した。塩耐性の鍵となるNa⁺排出部位の理解を刷新し、塩類集積土壌や海水環境でも育つ耐塩性作物開発への基盤になる成果である。

植物は葉から根へナトリウムを送り返し、根の“成熟領域”で捨てていた~根端で排出される、という従来説を覆す、ナトリウム排出の実証~

研究の概要図

<関連情報>

塩分過敏症1 Na + /H +交換輸送体は成熟根圏で機能し、シュートから根へのNa +循環における根からのNa +排除に大きく寄与する SALT OVERLY SENSITIVE 1 Na+/H+ Exchanger Operates in Mature Root Zone and Is a Major Contributor to Root Na+ Exclusion During Shoot-to-Root Na+ Recirculation

Tomoki Nagata, Ryohei Sugita, Takaaki Ogura, Mio Nagoya, Natsuko I. Kobayashi, Muhammad B. Gill, Lana Shabala, Tomoko M. Nakanishi, Sergey Shabala, Keitaro Tanoi

Plant, Cell & Environment  Published: 12 December 2025

DOI:https://doi.org/10.1111/pce.70317

ABSTRACT

The Na+/H+ antiporter SALT OVERLY SENSITIVE 1 (SOS1) is a key component of Na+ exclusion and plant salt tolerance. Although previous studies have suggested that SOS1 functions in both the root apex and mature root zone, their contributions remain unclear due to limited methodological resolution and originated mostly from transcriptional analysis. Here, we performed isotopic tracing techniques to visualize and quantify Na+ exclusion. Real-time imaging of shoot-applied 22Na+ showed that 22Na+ gradually disappeared from roots in wild-type (WT) plants, whereas it did not in sos1 mutants. To confirm that this reduction reflected active Na+ exclusion to the rhizosphere, we used the Microelectrode Ion Flux Estimation, which revealed significant Na+ efflux at the mature root zone of WT plants following shoot Na+ application, while no such efflux was observed at the root apex or in either root zone of sos1 mutants. Further quantification using a radioisotope-based method showed that approximately 90%–95% of Na+ derived from both the phloem and xylem was excluded from WT roots, primarily via SOS1, with the mature root zone identified as the major contributor. This study provides visual and quantitative evidence for the crucial contribution of SOS1 to Na+ exclusion in the mature root.

1207植物保護
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