小麦NHXアンチポーター遺伝子TaNHX2は、トランスジェニックアルファルファにおいて、細胞内カリウムの保持能力を増加させることで塩耐性を付与する

The wheat NHX antiporter gene TaNHX2 confers salt tolerance in transgenic alfalfa by increasing the retention capacity of intracellular potassium.

• Yan-Min Zhang
• Hong-Mei Zhang
• Zi-Hui Liu
• Hui-Cong Li
• Xiu-Lin Guo
• Guo-Liang Li

抄録

これまでの研究では、TaNHX2 トランスジェニックアルファルファ（Medicago sativa L.）では、野生型植物に比べて葉への K(+)蓄積量が多く、Na(+)蓄積量が少ないことが示されていた。トランスジェニック植物における K(+)蓄積の増加が TaNHX2 遺伝子の発現に起因するかどうか、また、Na(+)の液胞へのコンパートメント化やカリウムの細胞内コンパートメント化がトランスジェニックアルファルファにおける TaNHX2 依存性塩耐性の重要なメカニズムであるかどうかを調べるために、3 つの異なるストレス条件で気孔水耕栽培を行った：コントロール条件（0.1mM Na(+)と0.1mM Na(+)と0.1mM Na(+)と0.1mM Na(+)と0.1mM Na(+)と0.1mM Na(+)を含む。1mM Na(+)と6mMK(+)の培養液内）、K(+)不足塩ストレス（100mMNaClと6mMK(+)）、K(+)不足塩ストレス（100mMNaClと0.1mMK(+)）の3種類のストレス条件で培養を行った。トランスジェニックアルファルファ植物は、野生型植物と比較して、特定のK(+)チャネルを介したK(+)の流出が低く、高親和性K(+)トランスポーターを介したK(+)の吸収が高かった。このことから、トランスジェニック植物は、葉組織や細胞樹液中のK(+)含量や[K(+)/Na(+)比が高いことがわかった。カリウムの細胞内コンパートメント化は、トランスジェニックアルファルファのTaNHX2誘導塩耐性に重要である。

Previous studies have shown that TaNHX2 transgenic alfalfa (Medicago sativa L.) accumulated more K(+) and less Na(+) in leaves than did the wild-type plants. To investigate whether the increased K(+) accumulation in transgenic plants is attributed to TaNHX2 gene expression and whether the compartmentalization of Na(+) into vacuoles or the intracellular compartmentalization of potassium is the critical mechanism for TaNHX2-dependent salt tolerance in transgenic alfalfa, aerated hydroponic culture was performed under three different stress conditions: control condition (0.1 mM Na(+) and 6 mM K(+) inside culture solution), K(+)-sufficient salt stress (100 mM NaCl and 6 mM K(+)) and K(+)-insufficient salt stress (100 mM NaCl and 0.1 mM K(+)). The transgenic alfalfa plants had lower K(+) efflux through specific K(+) channels and higher K(+) absorption through high-affinity K(+) transporters than did the wild-type plants. Therefore, the transgenic plants had greater K(+) contents and [K(+)]/[Na(+)] ratios in leaf tissue and cell sap. The intracellular compartmentalization of potassium is critical for TaNHX2-induced salt tolerance in transgenic alfalfa.