身近な物質エタノールにより植物の低温耐性が向上 -シロイヌナズナおよびテンサイで確認、寒害対策に期待-

2026-06-04 理化学研究所

理化学研究所を中心とする研究グループは、身近な化合物であるエタノールを植物に事前投与することで、シロイヌナズナおよびテンサイの低温ストレス耐性が向上することを発見した。植物に0.12~0.48%のエタノール水溶液を投与した後に氷点下環境へ曝露したところ、生存率や生育状態が改善した。さらに、揮発したエタノールに曝した場合でも耐性向上が認められた。遺伝子発現解析の結果、エタノール処理により低酸素応答、活性酸素応答、環境ストレス応答、アントシアニン生合成に関与する遺伝子群が活性化されることが判明した。一方、植物ホルモンであるエチレンの情報伝達経路を欠損した変異体でも同様の効果が見られたことから、低温耐性向上はエチレン非依存的な機構によると考えられる。本成果は、遺伝子組換えを必要とせず、安価で入手容易なエタノールを利用して作物の寒害や霜害を軽減できる可能性を示しており、気候変動下での持続可能な農業技術への応用が期待される。

身近な物質エタノールにより植物の低温耐性が向上 -シロイヌナズナおよびテンサイで確認、寒害対策に期待-

シロイヌナズナとテンサイのエタノール投与による低温耐性の向上

<関連情報>

エタノール処理は、シロイヌナズナとテンサイの凍結ストレス耐性を向上させる Ethanol application enhances freezing stress tolerance in Arabidopsis and sugar beet

Daisuke Todaka,Kentaro Nakaminami,Akihiro Matsui,Seishi Ikeda,Quynh Thi Nhu Do,Maho Tanaka,Satoshi Takahashi,Chieko Torii,Junko Ishida,Tomoyuki Takeda,Atsushi J. Nagano & Motoaki Seki

Plant Molecular Biology  Published:03 June 2026

DOI:https://doi.org/10.1007/s11103-026-01719-5

Abstract

Cold stress, especially freezing stress, is an important environmental factor that induces physiological damage in plants. In previous studies, we showed that ethanol application increases tolerance to high salinity, heat, high-intensity light, and drought, although the core mechanisms remain unclear. In this study, we investigated whether ethanol application could enhance freezing stress tolerance in Arabidopsis and sugar beet. Arabidopsis seedlings grown on agar plates were pretreated with 20 mM ethanol solution and then subjected to freezing. The survival ratio and growth indicators, including green leaf area, were higher in ethanol-pretreated seedlings than in water-pretreated seedlings. Similarly, in Arabidopsis seedlings grown in pots containing soil, 20 mM ethanol pretreatment increased the green leaf area after freezing treatment. Pretreatment with 80 mM ethanol solution of potted sugar beet seedlings grown in soil before exposure to freezing increased the survival ratio compared with that of water-pretreated seedlings. Transcriptome analysis using potted Arabidopsis plants grown in soil identified differentially expressed genes (DEGs), which included stress-related genes (LEA, DREB1A and ERF6) and anthocyanin biosynthesis-related genes (LDOX/ANS and DFR). Gene ontology analysis showed that DEGs associated with hypoxic response including oxidative stress response and anthocyanin-containing compound metabolic process were enriched in seedlings pretreated with 20 mM ethanol. Collectively, the results reveal that ethanol application effectively increases freezing stress tolerance and provide novel insights into the molecular mechanisms that underlie ethanol-mediated abiotic stress tolerance.

1204農業及び蚕糸
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