干ばつ耐性向上につながるトウモロコシの新形質を発見(Newly Discovered Corn Trait May Help Improve Crop Drought Tolerance)

2026-06-25 ペンシルベニア州立大学(PennState)

ペンシルベニア州立大学の研究チームは、トウモロコシの耐乾燥性を高める新たな形質「ストレッチ表現型(stretch phenotype)」を発見した。研究では、木部(道管)の水輸送細胞である後生木部道管要素(metaxylem vessel elements)の長さに着目し、多様な遺伝系統のトウモロコシを解析した。その結果、道管細胞が長い個体ほど細胞間の抵抗が小さく、水の輸送効率が高いことに加え、根の伸長速度が速く、より深い土壌まで到達して水分を吸収できることが判明した。この一連の形質を研究チームは「ストレッチ表現型」と命名した。温室および米国・チリでの圃場試験、さらにコンピュータシミュレーションにより、この形質は干ばつ条件下で水利用効率と収量を向上させることが確認された。また、ゲノムワイド関連解析(GWAS)により、この形質に関連するDNAマーカーも特定され、遺伝的に選抜可能であることが示された。研究成果は、気候変動に伴う干ばつに強いトウモロコシ品種の育成や、将来の食料安全保障に貢献することが期待される。

干ばつ耐性向上につながるトウモロコシの新形質を発見(Newly Discovered Corn Trait May Help Improve Crop Drought Tolerance)
A longitudinal section and a cross-section of corn roots showing perforation plates within the metaxylem vessels and metaxylem vessel element length are shown in these images generated by cryo-scanning electron microscopy. Long, smooth vessels conduct faster flow, creating a more efficient water-transport system, the researchers reported. Credit: Christopher Strock/Penn State. All Rights Reserved.

<関連情報>

トウモロコシでは、多面的「伸長」表現型が、メタキシレム導管要素の長さ、軸方向水力伝導率、根の伸長、水分利用、および干ばつ適応と関連している A pleiotropic “stretch” phenotype is associated with metaxylem vessel element length, axial hydraulic conductance, root elongation, water utilization, and drought adaptation in maize

Christopher F. Strock, Cody L. DePew, Jagdeep S. Sidhu, Tianyu Xu, Jonathan P. Lynch
Crop Sciences  Published: 30 April 2026
DOI:https://doi.org/10.1002/csc2.70287

Abstract

We tested the hypothesis that metaxylem phenotypes influence drought adaptation in maize (Zea mays L.) through in silico modeling and empirical studies under water deficit in controlled environments and in the field. Substantial genotypic variation for metaxylem vessel element length (MVEL) was observed. Longer MVEL was correlated with reduced xylem perforation plate height, greater vessel length, and greater axial hydraulic conductance in silico, which was supported by in situ measurements of root segments. Genome-wide association study revealed two different significant single nucleotide polymorphisms associated with MVEL and perforation plate height. Longer MVEL was correlated with greater root elongation, root depth, and deep water utilization in mesocosms. Under drought stress in the field, MVEL was associated with leaf roll, leaf temperature, transpiration, photosynthesis, and grain yield. We conclude that variation for MVEL in maize affects axial hydraulic conductance and is part of a pleiotropic syndrome we term the “stretch phenotype” with greater root elongation and deeper rooting that improves adaptation to water deficit stress.

1204農業及び蚕糸
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