mutant in a salt-tolerant accession revealed an importance of salt acclimation ability in plant salt tolerance

シロイヌナズナ耐塩性系統の変異体は植物の耐塩性における塩馴化機構の重要性を明らかにした

有賀 裕剛*; 香取 拓*; 吉原 亮平*; 長谷 純宏; 野澤 樹; 鳴海 一成; 井内 聖*; 小林 正智*; 手塚 健二*; 坂田 洋一*; 林 隆久*; 太治 輝昭*

Ariga, Hirotake*; Katori, Taku*; Yoshihara, Ryohei*; Hase, Yoshihiro; Nozawa, Shigeki; Narumi, Issei; Iuchi, Satoshi*; Kobayashi, Masatomo*; Tezuka, Kenji*; Sakata, Yoichi*; Hayashi, Takahisa*; Taji, Teruaki*

シロイヌナズナの354系統の中には、NaCl濃度を0mMから225mmに急激に変化させる試験において、対照となるCol-0系統に比べて高い耐塩性を示す系統がある。また、Zu-Oを含む数系統では、中程度の塩ストレスに暴露された後に高い耐塩性が誘導される。したがって、シロイヌナズナは塩ショックに対する耐性と塩馴化による耐性の少なくとも2種類の耐性機構を有すると思われる。シロイヌナズナの耐塩性系統の耐性メカニズムを明らかにするため、われわれはイオンビームで変異処理したZu-0の実生から塩感受性の変異体を単離した。この変異体は、SOS1遺伝子の1塩基欠失によって塩ショックストレス下で著しい生育抑制を示し、Col-0よりも塩に感受性である。しかし、この変異体はZu-0と同様に、100mMのNaClに7日間暴露した後に750mMのソルビトールに20日間暴露した後も生育することができるが、Col-0は同条件において明らかな白化を示した。したがって、塩馴化に必要な遺伝子は塩ショック耐性に必要な遺伝子とは異なり、塩や浸透圧耐性の獲得に重要な役割を果たしていると考えられる。

Based on analysis of the salinity tolerance among 354 accessions, some accessions showed greater salt shock tolerance compared with a reference accession, Col-0 on a typical assay with drastic change in NaCl concentration from 0 mM to 225 mM. On the other hand, several accessions including Zu-0 exhibited marked acquired salt tolerance, which is induced after exposure to moderate salt stress (salt acclimation ability). It is likely that Arabidopsis plants have at least two types of tolerance abilities, salt shock tolerance and salt acclimation. To dissect the salt tolerance mechanisms of the salt tolerant accessions, we isolated a salt-sensitive mutant from ion beam-mutagenized Zu-0 seedlings. The mutant showed severe growth inhibition under salt shock stress due to a single base deletion in SOS1 gene as well-known salt shock tolerance gene, even more salt sensitive than Col-0. Nevertheless, the mutant was able to survive on the salt acclimation with 100 mM NaCl for 7 days followed with 750 mM sorbitol for 20 days (salt acclimation assay) as well as the Zu-0 wild type, whereas Col-0 showed apparent chlorosis under the condition. We propose that a gene for salt acclimation ability is different from a gene for salt shock tolerance and plays an important role in acquisition for marked salt- or osmotic tolerance.