Ishikawa Prefectural University.　Nishizawa Naoko President

  すべての生物は鉄がなければ生きていけません。植物は鉄を土壌から吸収して育ちます。鉄は土壌中に多く含まれていますが、そのほとんどは水に溶けておらず植物は吸収できないため欠乏しやすい元素です。鉄欠乏による作物の生育不全および収量の低下は世界各地の農業現場で問題になっています（図1）。また、ヒトにとっても鉄の不足は鉄欠乏性貧血をはじめとする様々な障害を引き起こします。ヒトは必要な鉄のほぼすべてを植物から得ています（家畜も植物飼料を食べて育ちます）。したがって、植物に含まれる鉄はヒトの健康維持に欠かせません。植物がどのように土壌中から鉄を吸収しているのかを理解することは、作物の生産性向上だけでなく、ヒトの健康増進にも役立ちます。

  図1　鉄欠乏のイネ（左）、モモ（右）
  葉が黄白化し生長が制限される

  私たちの研究室では植物がどのように鉄を吸収しているのか、またどのように鉄を植物全体へ分配し利用しているのかについて主に分子生物学的手法を用いて研究を続けています。植物は体内の鉄が足りないことを感じ取ると、鉄の吸収や利用を行う遺伝子の発現を誘導（スイッチオン）することにより、積極的に鉄を吸収しようとします（図２）。私たちの研究室では、これまでにこのような鉄欠乏応答を制御する「シス配列」や「転写因子（トランス因子）」といった、いわば遺伝子スイッチを明らかにしました。現在は、このスイッチを動かすおおもととなる「センサー分子」と「鉄欠乏シグナル」の同定を目指しています。これらの研究によって植物の鉄欠乏応答の全貌を明らかにすることにより、有用植物の開発につなげたいと考えています。

  図2　植物の鉄欠乏応答

■不良土壌でもよく育つ作物や高バイオマス植物の開発

  世界の土壌の30％は石灰質土壌と呼ばれる生産性の低い不良土壌です。石灰質土壌では鉄が非常に溶けにくいため、鉄欠乏が作物生育の主要な制限要因となっています。このような不良土壌において植物の生産性を画期的に上げることができれば、食糧増産ばかりでなく、大気中の二酸化炭素を効率よくバイオマスエネルギーに転換することが可能になります。私たちは分子生物学的手法によって石灰質土壌のような不良土壌でもよく育つイネの作出に成功しました（図3）。現在は、より生育の優れたイネの作出を続けています。また、エリアンサス（図4）や樹木などのバイオマスの大きい植物への応用にも挑んでいます。

  図3  石灰質土壌による圃場試験
  左、鉄の吸収を強化したイネ　右、通常のイネ


  図4  エリアンサス（Erianthus ravennae）

■鉄を多く含む作物の開発

  世界保健機構（WHO）によると、世界で毎年80万もの人々が鉄欠乏や亜鉛欠乏によって命を落としています。コメなどの穀物に含まれる鉄や亜鉛を増やすことが出来れば、毎日の食事からこれらのミネラルを多く摂取することができ、欠乏症の予防や軽減につながります。そこで、鉄や亜鉛の吸収や輸送に関わる研究成果を応用して、有用なミネラルを多く含む米の作出を行っています（図5）。

  図5  鉄含量を高めた米
  左：通常の米、右：鉄含量を高めた米　（鉄を青く染めています）

その他にも、植物の鉄過剰症に関する研究を行っています。