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植物:アーバスキュラー菌根共生における窒素輸送

Nature 435, 7043 doi: 10.1038/nature03610

陸上植物のほとんどはアーバスキュラー菌根菌(AMF)と共生しており、AMFは無機栄養類を土壌から取り込んで植物が光合成で合成した炭素と交換する。この交換は地球規模の栄養循環や植物の生態、進化、生理の重要な要素である。AMFが窒素を取り込んで宿主植物に輸送する機構は、窒素が栄養素として重要であるにもかかわらずほとんどわかっていない。今回、安定同位体標識実験を行い、根の外部で菌によって取り込まれた無機窒素はアミノ酸に組みこまれ、根外菌糸体から根内菌糸体へはアルギニンとして輸送されるが、植物へは炭素を含まない形で輸送されることがわかった。一次窒素同化に関与する遺伝子群は根外菌糸体で選択的に発現されるが、アルギニンの分解にかかわる遺伝子群は根内菌糸体でより盛んに発現されることは、上記の結果と一致する。こうした遺伝子群の発現が、利用できる窒素の量と形状に応じて大きく変化することも、アーバスキュラー菌根共生ではこの新規代謝経路が働いていることを裏付けている。

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