高マンガン栽培苗がイネ(Oryza sativa L.)遺伝子型によるカドミウム吸収に及ぼす影響
この論文ではProNASのIshikawa et alの論文をあえて引用していない。Nramp5遺伝子を重イオン照射で破壊したコシヒカリのCd耐性イネの日本での成功例を無視しているのは意図的と言わざるを得ない。
しかし、Nramp5がイネのCdとMnのトランスポーターであることを上記のIshikawa et alの論文で知っていて、適切なMnの過剰施肥によってCdの吸収移行を押さえる品種を選抜してみようという試みは、面白い試みではある。
高マンガン栽培苗がイネ(Oryza sativa L.)遺伝子型によるカドミウム吸収に及ぼす影響
Effects of high manganese-cultivated seedlings on cadmium uptake by various rice (Oryza sativa L.) genotypes
Gaoxiang Huang a,b, Yunpei Huang a, Xinya Ding a, Mingjun Ding a, Peng Wang a,
Zhongfu Wang a, Yinghui Jiang a, Long Zou c, Wendong Zhang d, Zhenling Li a,*
a Ministry of Education’s Key Laboratory of Poyang Lake Wetland and Watershed Research, School of Geography and Environment, Jiangxi Normal University,
Nanchang 330022, China
b Key Laboratory of Soil Environment and Pollution Remediation, Institute of Soil Science, Chinese Academy of Sciences, 71 East Beijing Road, Nanjing 210008, China
c College of Life Sciences, Jiangxi Normal University, Nanchang 330022, China
d Agricultural and Rural Grain Bureau of Yujiang District, Yingtan 335200, China
https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2023.115440
（要約）
水田土壌のカドミウム（Cd）汚染はイネの生育と食の安全を脅かしており、イネ苗のマンガン（Mn）濃縮はイネのCd取り込みを減少させることが期待される。
0.61mg/kgのカドミウム汚染土壌に植えた4つのイネ遺伝子型（WYJ21、ZJY1578、HHZ、HLYSM）のカドミウム取り込み低減に対する250μM Mn処理苗の効果を、水耕栽培およびポット実験によって調べた。
その結果，Mn濃度はZJY1578が最も高く（459μg plant-1），次いでWYJ21（309μg plant-1）であった。
OsNramp5（自然抵抗性関連マクロファージタンパク質）の相対発現量は、ZJY1578では42.7%減少したが、HLYSMでは23.3%増加した。
OsIRT1（鉄制御トランスポーター様タンパク質）の発現は4つの遺伝子型で24.0-56.0%減少し、ZJY1578で最も減少した。
その結果、ZJY1578は他の遺伝子型よりもカドミウムの減少が大きく、分げつ期の根およびシュートのカドミウムはそれぞれ27.8％および48.5％減少した。
成熟期においても、ZJY1578ではシュートおよび玄米中のCd総量および分布が大きく減少したが、抑制効果は分げつ期に比べて弱まった。
本研究により、Mn処理苗に対するカドミウムの取り込みおよびトランスポーターの応答は、イネ の遺伝子型によって様々であり、その結果、様々なカドミウム低減効果が得られることがわかった。
今後、イネ内部におけるカドミウムの微視的な輸送過程を解明し、遺伝子型の変異を深く説明する必要がある。
（結論）
本研究により、高Mn処理苗は4つの遺伝子型において玄米のCdを5.2〜38.1 %減少させることが示された。ZJY1578は玄米のカドミウム低減率が最も高く、カドミウムの総量（26.9 %）および玄米中の分布（16.9 %）の低減率が他の遺伝子型よりも高かった。さらに、ZJY1578の苗条根におけるOsNramp5およびOsIRT1の発現は、それぞれ42.7％および56.0％と大幅に減少しており、これがカドミウムの最も高い低減率に関与している可能性がある。この結果は、適切なイネ品種を選択することが、Mnリッチ苗によるカドミウム低減を促進する鍵であることを示唆している。しかし、本研究で試験したイネの品種は比較的少数であり、今後さらに多くの品種について、また生育期間全体における生物学的応答について研究する必要がある。
以下は主要な図の説明です。
図2.Mn処理期間中のWYJ21(A)、ZJY1578(B)、HHZ(C)、およびHLYSM(D)を含む<>つのイネ遺伝子型の苗Mnレベルの動態。
図4. Mn処理苗を60日間移植した後の成熟イネの根（A）、芽（B）、籾殻（C）および玄米（D）におけるカドミウム濃度。
小文字または大文字の違いは、異なる処理（同じ遺伝子型）または遺伝子型（同じ処理）間の有意差をそれぞれP < 0.05で示す。
図5. 5つのイネ遺伝子型の苗根におけるCd関連トランスポーターOsNramp1(A)、OsIRT3(B)、OsHMA2(C)、およびOsHMA0(D)の相対発現レベル。小文字または大文字が異なると、P < 05.<>で異なる処理(同じ遺伝子型)または遺伝子型(同じ処理)間の有意差を示す。
図2
図4
図５