根のバリア：窒素固定共生の鍵を解明

植物の成長に不可欠な窒素は、豆やヒヨコ豆などのマメ科植物を窒素の少ない土壌に適応させる原動力となります。これらの植物は、空気中の窒素を抽出できる細菌を収容する根粒を形成します。これらの根粒菌は、固定された窒素と引き換えに植物から糖を受け取ります。 ケルン大学、コペンハーゲン大学、およびケルンのマックスプランク植物育種研究所の研究により、この共生関係が明らかになりました。Science誌に掲載された彼らの研究では、植物と細菌の間の繊細な代謝を調節する上で、根のバリアが果たす重要な役割について詳しく説明しています。 植物の根にある防水バリアであるカスパリ帯は、門番として機能し、植物の維管束系への水と栄養素の流れを制御します。このバリアは、外部の根粒と並行して発達します。これらの根粒の形成も細かく制御されています。窒素が不足すると、根は葉にアラーム信号であるCEP1ペプチドを送り、葉は根粒の形成を促進します。 研究チームは、カスパリ帯が関連するシグナル伝達経路を制御していることを発見しました。彼らはマメ科植物のミヤコグサを研究しました。科学者がカスパリ帯を除去すると、植物は窒素の少ない土壌で非常にゆっくりと根粒を形成しました。これは、バリアの漏れが原因ではなく、CEP1信号が生成されなかったためです。植物は窒素欠乏を検出し、それに対応できませんでした。 根粒の内部では、研究者らは植物と細菌の間の交換を調節するカスパリ帯のコンパクト版も見つけました。このバリアがないと、糖は植物から根粒に自由に流れ込みます。これにより、細菌はさらに増殖しますが、植物の栄養素として窒素化合物を生成しなくなります。 「この研究は、植物と微生物がどのように相互作用するかについての新しい洞察を提供し、有益なパートナーシップが限られた空間でどのように行われるかを調査するための新しいモデルシステムを確立します」と、筆頭著者のTonni Grube Andersenは要約しています。研究者によると、植物はこの微調整された制御システムを開発して、パートナーシップが公正なままであることを保証しています。