植物の乾燥耐性を向上させる化合物の開発

2026-08-05 東北大学

東北大学を中心とする国際共同研究グループは、植物の乾燥耐性を高める化合物として、気孔のカリウム(K⁺)チャネル阻害剤NS5806と、その類縁化合物UA49を開発・同定した。植物は乾燥時に葉の気孔を閉じて水分の蒸散を抑えるが、本研究ではK⁺チャネルの働きを阻害することで気孔の開口を抑制し、植物に乾燥耐性を付与できることを実証した。両化合物を植物へ噴霧すると、水やり停止後の生存率や再給水後の回復性が向上した。また、解析の結果、K⁺チャネルが環境応答に重要なカルシウム(Ca²⁺)シグナルの生成にも関与する可能性が示され、気孔開閉の新たな制御機構の理解にもつながる成果となった。本研究は、気孔応答を解析する分子ツールとしての利用に加え、干ばつに強い農作物の育成や、持続可能な農業を支える植物調節剤(バイオスティミュラント)の開発を加速することが期待される。

植物の乾燥耐性を向上させる化合物の開発

図1. NS5806/UA49による植物への乾燥耐性付与

NS5806またはUA49を植物に噴霧後、水やりを停止し、再給水後の回復状況を評価した。

<関連情報>

合成イオンチャネル阻害剤は植物の干ばつ耐性を高める Synthetic ion channel inhibitors enhance plant drought tolerance

Kanane Sato,Kyota Suzuki,Shunya Saito,Taishin Kakei,Megumi Kato,Masana Yazaki,Yasutaka Kawai,Mieko Arisawa,Nobuhisa Isaka,Toshio Yamaguchi,Matteo Grenzi,Laura Luoni,Masaru Kono,Yuki Hayashi,Toshinori Kinoshita,Farhan Aziz,Khurram Bashir,Motoaki Seki,Asuka Kamimura,Takumi Higaki,Jun Takeuchi,Yasushi Todoroki,Huifei Yin,Francisco Rubio,… Nobuyuki Uozumi

Nature Communications  Published:27 July 2026

DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-026-75894-w

Abstract

Drought stress significantly threatens global food security. According to the FAO2024, agriculture absorbs up to 80% of drought impacts. Stomata are vital pores for gas exchange and transpiration in plants. Stomatal closure, which is crucial for drought tolerance, is regulated by ion transport systems. Here, we identify two inhibitors of plasma membrane voltage-dependent potassium (K+) channels, NS5806 and UA49, that induce stomatal closure, reduce guard cell K+ levels, and increase drought resistance in Arabidopsis plants. This chemical-induced stomatal closure pathway is distinct from the abscisic acid (ABA). Notably, K+ channel inhibition led to increased cytosolic Ca2+, which was absent in K+ inward channel mutants, highlighting the link between K+ channel activity and cytosolic Ca2+ elevation. These findings suggest that the chemical regulation of K+ channels represents a strategy to induce stomatal closure, potentially improving plant drought tolerance through targeted interventions.

1207植物保護
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