シロイヌナズナのエコタイプCT-1は、K+およびNO3のより高い組織保持を介してCOL-0に比べてより高い塩耐性を達成します

農業は世界の食料安全保障に不可欠であり、灌漑は作物の収穫量を改善するために不可欠です。ただし、灌漑は、土壌の鉱物不足や塩の蓄積などの課題を引き起こす可能性があり、植物の成長と作物の生産性に悪影響を及ぼします。多くの研究では、高塩分に対する植物の耐性の強化に焦点を当てていますが、シロイヌナズナのさまざまなエコタイプを標的とする研究は比較的限られています。この研究では、多様な野生種類のシロイヌナズナの中で耐塩性エコタイプを特定し、分子レベルでそれらの特性を解明することを目指しました。その結果、シロイヌナズナのエコタイプの1つであるCatania-1（CT-1）は、COL-0に比べてより大きな塩耐性を示すことがわかりました。具体的には、CT-1は、アントシアニンのような抗酸化物質が蓄積していないにもかかわらず、COL-0よりも反応性酸素種（ROS）からの損傷を示しました。さらに、CT-1は、高塩分の下でCOL-0よりもシュートと根にカリウムイオン（K+）を蓄積しました。これは、水バランスと脱水の防止に重要です。対照的に、CT-1植物は、塩処理に関係なく、根とシュート組織の両方でCol-0よりもわずかに低いレベルのNa+を蓄積することが観察されました。これらの発見は、CT-1植物がCOL-0よりも多くのNa+を押し出すのではなく、より多くのK+を吸収するか、K+を放出することにより、高い塩分抵抗を達成することを示唆しています。CT-1は、K+イオンの保持の強化に関連する高塩分条件下でCOL-0よりも高い硝酸塩（NO3-）レベルを示しました。さらに、NRT1.5やNPF2.3などのNO3-輸送と取り込みに関与する遺伝子は、高塩分にさらされた場合、COL-0と比較してCT-1の転写産物レベルが高いことを示しました。ただし、CT-1は、COL-0と比較して浸透圧ストレスに対する耐性が有意に大きな耐性を示していませんでした。これらの発見は、塩ストレスに対する植物耐性の強化が、NO3-およびK+の輸送の調節に関与する細胞プロセスの標的を標的とすることを示唆しています。全体として、私たちの研究は、植物の塩分耐性のメカニズムに光を当て、塩分ストレスに直面している地域の作物改善と食料安全保障におけるK+およびNO3輸送の重要性を強調しています。

Agriculture is vital for global food security, and irrigation is essential for improving crop yields. However, irrigation can pose challenges such as mineral scarcity and salt accumulation in the soil, which negatively impact plant growth and crop productivity. While numerous studies have focused on enhancing plant tolerance to high salinity, research targeting various ecotypes of Arabidopsis thaliana has been relatively limited. In this study, we aimed to identify salt-tolerant ecotypes among the diverse wild types of Arabidopsis thaliana and elucidate their characteristics at the molecular level. As a result, we found that Catania-1 (Ct-1), one of the ecotypes of Arabidopsis, exhibits greater salt tolerance compared to Col-0. Specifically, Ct-1 exhibited less damage from reactive oxygen species (ROS) than Col-0, despite not accumulating antioxidants like anthocyanins. Additionally, Ct-1 accumulated more potassium ions (K+) in its shoots and roots than Col-0 under high salinity, which is crucial for water balance and preventing dehydration. In contrast, Ct-1 plants were observed to accumulate slightly lower levels of Na+ than Col-0 in both root and shoot tissues, regardless of salt treatment. These findings suggest that Ct-1 plants achieve high salinity resistance not by extruding more Na+ than Col-0, but rather by absorbing more K+ or releasing less K+. Ct-1 exhibited higher nitrate (NO3-) levels than Col-0 under high salinity conditions, which is associated with enhanced retention of K+ ions. Additionally, genes involved in NO3- transport and uptake, such as NRT1.5 and NPF2.3, showed higher transcript levels in Ct-1 compared to Col-0 when exposed to high salinity. However, Ct-1 did not demonstrate significantly greater resistance to osmotic stress compared to Col-0. These findings suggest that enhancing plant tolerance to salt stress could involve targeting the cellular processes responsible for regulating the transport of NO3- and K+. Overall, our study sheds light on the mechanisms of plant salinity tolerance, emphasizing the importance of K+ and NO3- transport in crop improvement and food security in regions facing salinity stress.