植物にとっての「恵みの雨」は一方で、病原菌を運んでくる裏の顔を持ち合わせます。
これに対し、植物がどんな反応をしているのか、ほとんど分かっていませんでした。
しかし今回、名古屋大学の研究により、植物は雨に打たれることで、免疫系を活性化させることが判明しました。
雨は、植物の免疫スイッチをオンにするきっかけでもあるようです。
研究の詳細は、2022年3月8日付で科学雑誌『Nature Communications』に掲載されています。
目次
「雨」に打たれて、免疫系のスイッチオン！
植物は、ヒトなどの動物と同様に高度な免疫系を持っています。
そのため、免疫系を活性化させることで、病原体の感染を阻止することが可能です。
一方で、植物に感染する病原体の多くは、空から降ってくる雨によって媒介されています。
雨の中には、細菌や糸状菌、ウイルスといった病原体が潜んでおり、それらが原因で、植物が病気になることも多々あるのです。
それゆえ、雨は植物の成長と生存に必要不可欠である一方、危険な存在とも言えるでしょう。
にもかかわらず、雨に対して、植物がどんな対策をとっているのかよく分かっていませんでした。
そこで名古屋大学 遺伝子実験施設と、同大学院理学研究科のチームは、モデル植物であるシロイヌナズナを対象に、雨に対する応答のしくみを調査。
まず、RNA-seq法（特定の細胞や組織における遺伝子の発現レベルを調べる技術）を用いて、雨を受けたときにどんな遺伝子を発現するか調べました。
すると、シロイヌナズナは雨を受けると、免疫関連の遺伝子を発現し始めたのです。
遺伝子発現とは、DNAに記されている情報の中から、必要な設計図を読み出して（転写）、それに応じたタンパク質を作ることです。
DNAとは生命の設計図と言われますが、それ単品では特に何もしません。
当然設計図なので、この中の情報から、何を読み出して、何を作るかによって生物の生命活動は成立しているのです。
そのため遺伝子発現では、転写を制御する因子が重要な要素となってきます。
シロイヌナズナの免疫関連遺伝子群は、CAMTAと呼ばれる転写因子によって発現が制御されています。
このCAMTAはカルシウムイオン（Ca2+）の濃度が低いとき、転写を抑制する機能を持っています。
そのため、
雨は植物の細胞内のカルシウムイオン濃度を上昇させている
可能性が予想されました。
そこでチームは、カルシウムイオンに反応して蛍光するタンパク質「GCaMP3」を、シロイヌナズナに導入して実験してみました。
その結果、葉の表面に存在するトライコーム（毛状の細胞）に水滴が当たることで雨が感知されると、その周辺の組織にカルシウムウェーブ（局所で生じるカルシウムイオン濃度の上昇が、ウェーブ状に周囲に広がる現象）が発生したのです。
それにより、
免疫抑制性のCAMTA転写因子が不活性化し、代わりに免疫関連の遺伝子群が誘導され、免疫システムが活性化した
のです。
以上の結果から、植物が雨を危険な存在として認識しており、トライコームが雨の感知を担っていることが明らかになりました。
この知見は、植物の免疫システムの成り立ちの理解を深めるだけでなく、農作物の病気を防ぐことにも有用と期待されています。
提供元・ナゾロジー
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