植物が窒素充足を感知する仕組みを解明(Scientists Unearth Mechanism That Helps Plants “Feel Full”)

2026-07-30 ニューヨーク大学(NYU)

米国ニューヨーク大学(NYU)の研究チームは、植物が窒素を十分に取り込んだことを感知し、それ以上の吸収を抑制する「窒素満腹(nitrogen satiety)」の分子メカニズムを解明した。窒素は植物の成長に不可欠な栄養素だが、過剰な肥料投入はコスト増加や水質汚染、温室効果ガス排出の原因となる。研究では、植物が細胞内の窒素状態を監視し、特定のシグナル伝達経路を介して窒素輸送体や代謝関連遺伝子の働きを調節することで、必要量に応じて吸収を制御していることを明らかにした。この仕組みを利用すれば、窒素利用効率(NUE)の高い作物の育種や開発が可能となり、収量を維持しながら化学肥料の使用量を削減できる可能性がある。今回の成果は、持続可能な農業の実現や環境負荷の低減に加え、気候変動下での食料生産の安定化にも貢献すると期待される。

<関連情報>

HHO5は、シロイヌナズナにおける有機窒素と無機窒素のシグナル伝達の用量依存的なフィードバック制御を調整する HHO5 orchestrates dose-dependent feedback regulation of organic versus inorganic nitrogen signaling in Arabidopsis

Will E Hinckley,Joseph Swift,Francisco Romei,Jorge P Muschietti,Samantha Frangos,Shao-shan Carol Huang,Gloria M Coruzzi,Mariana Obertello

The Plant Cell  Published:30 July 2026

DOI:https://doi.org/10.1093/plcell/koag201

植物が窒素充足を感知する仕組みを解明(Scientists Unearth Mechanism That Helps Plants “Feel Full”)

Abstract

A major goal in agriculture is to engineer crops to maintain yield with less nitrogen (N) fertilizer. Important regulators of plant N-responses include HRS1 HOMOLOG (HHO) transcription factors (TFs); yet, their redundant repressive mode of action hinders functional analyses. Here, we highlight HHO5 as a unique HHO TF based on its phylogenetic position, phloem specific expression, and dual role in regulating responses to inorganic and organic N-dose signals. Our results support a model whereby HHO5 mediates feedback repression of inorganic nitrate uptake under organic N satiety: (i) Meta-analyses revealed HHO5 expression is repressed by inorganic N, but induced by organic N treatments. (ii) HHO5 directly binds and represses nitrate response genes, but indirectly induces organic N-response genes. (iii) HHO5 indirect target gene induction occurs via WRKY partner TFs, validated using a cell-based DoubleTARGET TF co-perturbation assay. (iv) HHO5 initiates a validated gene regulatory network path which encompasses ∼12% of the N-dose response genes in planta. (v) Phenotypically, single hho5 T-DNA mutants show reduced N-dose dependent growth, and decreased seed N content. (vi) HHO5 represses nitrate uptake but induces root growth responses to Glu in planta. Overall, our findings support a model wherein HHO5 orchestrates dose dependent feedback regulation of organic versus inorganic N-signaling in Arabidopsis.

1202農芸化学
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