東京大学 農学生命科学研究科 プレスリリース

カドミウムは、イタイイタイ病の原因物質であり、人体に有害な重金属の１つです。日本人のカドミウム摂取量は世界の中でも高く、摂取量の約半分がコメに含まれるカドミウムに由来します。カドミウムを多く含むコメを摂取し続けることは、人体に長期的な悪影響を与えると懸念されることから、コメのカドミウム含有量を低下させることは重要です。

イネは、土壌中のカドミウムを根から吸収し、導管（注1）を介して地上部へ輸送します。導管中を輸送されてきたカドミウムは、「節」（注2）といわれる維管束のジャンクションのような組織において、篩管（注3）へ移し替えられ、種子に輸送されると考えられてきました。しかし、どのように篩管へ移し替えられるかはわかっていませんでした。

私たちの研究グループでは、カドミウムの少ないコメを生産できるイネの品種の開発へ向けて、イネがカドミウムを種子（コメ）へ輸送する仕組みを分子レベルで理解するための研究を進めてきました。今回の発表はその成果の一端を発表するものです。OsLCT1という陽イオンのトランスポーター（注4）が種子へのカドミウム輸送に重要な役割を果たしていることを明らかにし、遺伝子の発現を抑制することで、玄米に含まれるカドミウムを約半分に低下させることに成功しました。

OsLCT1は細胞膜上に存在し、カドミウムなどの陽イオンを細胞内から細胞の外に輸送する活性をもつタンパク質であることがわかりました。OsLCT1遺伝子の発現が抑制されたイネでは、カドミウムの導管を通じた輸送に違いは見られませんが、篩管を通じた輸送は低下し、その結果として、玄米のカドミウム濃度がおよそ半分程度に低下していました。

OsLCT1遺伝子は、イネの穂が実る時期に葉や節で強く発現しており、とくに最上位節の分散維管束（注5）に強く発現していました。これらの結果から、OsLCT1は最上位節でのカドミウムの維管束間の移行に関与し、結果として種子（コメ）へのカドミウム輸送に機能していることが示されました。葉においては、葉に一度蓄積されたカドミウムが再び種子に運ばれる際にOsLCT1が関与していることも示されました。

OsLCT1は、有害な重金属類であるカドミウムの篩管輸送に関わる輸送体として初めての発見です。OsLCT1遺伝子の発現抑制は、玄米のカドミウム濃度は低下させるものの、イネの生長や収量には負の影響を及ぼさないこともわかったので、今後、本遺伝子に変異を持つ系統を育成することで低カドミウム米品種を確立・実用化できる可能性があり、有望な遺伝子であると考えられます。

本研究は農林水産省新農業展開ゲノムプロジェクトの支援を受けて行われました。