根の研究

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1982～2007年および，2010年に農林水産省が策定した「食料・農業・農村基本計画」の自給率目標に基づく2020年の日本の窒素・リンのフローを解析した．1990年代後半以降，日本の窒素・リン負荷量は減少傾向を示している．これは農地からの窒素・リン負荷量が減少傾向にあることが主因であり，この時期の農産物の窒素吸収効率は39％から46％に，リン吸収効率は20％から28％に増加した．一方「食料・農業・農村基本計画」の自給率目標を2020年に達成した場合は，農地における溶脱・蓄積負荷量が増加することが試算された．また，試算結果では窒素・リンのフローが農地に集中し，特に水田では窒素・リンの単位面積当たりの吸収量がそれぞれ2007年の1.4倍と1.3倍となった．以上から，環境保全のためには国内に流入する窒素のほとんどを根をとおして再循環させる必要があり，生産性と両立させるためには多施肥環境において養分利用効率を高めることが重要である．上述の課題を実現するための技術開発として，①復元田が持つ性質の解明と利用，②水稲根の育種，③施肥の精密化による養分利用率の向上，などが考えられる．いずれも作物根の機能強化あるいは根圏環境の改善を含み，根に関する課題の重要性を示している．

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イネはいわゆる“ひげ根状根系”を形成し，地上部の基部茎葉節から数多くの不定根 (冠根) を発生させる．根の発生はオーキシンにより正に，またサイトカイニンにより負に制御されるが，その分子機構は未解明のままである．そこで著者らの研究グループでは冠根数が著しく減少するイネcrl変異体を材料とし，その中でも冠根原基形成の最も初期段階であるinitiationの過程が阻害されるcrl1, crl4およびcrl5変異体を用いた解析を行ってきた．その結果，CRL4/OsGNOMはオーキシン極性輸送に関与する因子をコードし，基部茎葉節への適切なオーキシンの輸送とinitiation領域での局所的なオーキシンの蓄積を確立することで冠根原基の発生を促すことが考えられた．またCRL1/ARL1およびCRL5はオーキシンシグナル伝達を制御するARFに直接的に発現を誘導され，最終的に冠根形成を正に制御する遺伝子であるということが示唆された．このうちCRL5はサイトカイニンシグナル伝達を負に制御することにより冠根形成を促すことが判明し，オーキシンシグナル伝達とサイトカイニンシグナル伝達を仲介する重要な機能を担うことが示された．

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