陸上植物のセシウム吸収・輸送を制御する分子機構

Yusaku Noda; 野田祐作; Jun Furukawa; 古川 純

doi:10.3769/radioisotopes.67.233

陸上植物のセシウム吸収・輸送を制御する分子機構Molecular Mechanisms Involved in Caesium Uptake and Transport in Land Plants

野田祐作^1,2，古川純²Yusaku Noda^1,2, Jun Furukawa²

¹ 農業・食品産業技術総合研究機構遺伝資源センターNational Agriculture and Food Research Organization, Genetic Resources Center ◇ 305–8602　茨城県つくば市観音台2–1–2 ◇ 2–1–2 Kannondai, Tsukuba-shi, Ibaraki Pref. 305–8602, Japan

² 筑波大学アイソトープ環境動態研究センターUniversity of Tsukuba, Center for Research in Isotopes and Environmental Dynamics ◇ 305–8577　茨城県つくば市天王台1–1–1 ◇ 1–1–1 Tennodai, Tsukuba-shi, Ibaraki Pref. 305–8577, Japan

発行日：2018年5月15日Published: May 15, 2018

陸上植物におけるセシウムイオン（Cs⁺）の輸送は，主に同族元素のカリウムイオン（K⁺）の輸送系に依存している。土壌からのK⁺吸収は，土壌溶液中のK⁺濃度に応じて使い分けられる低親和性及び高親和性輸送機構によって制御されているが，それぞれの機構に属する複数のK⁺輸送体がCs⁺も輸送していることが知られている。K⁺低親和性輸送体の中では内向き整流K⁺チャネルや電位非依存性陽イオンチャネル型輸送体がCs⁺吸収に関与し，K⁺高親和性輸送機構ではKUP/HAK/KT系K⁺輸送体がCs⁺輸送の中心的な役割を果たしている。一方，植物体内でのCs⁺輸送ではこれら吸収に関わる輸送体のファミリーに加え，外向きK⁺チャネルも関与することが報告されている。また，近年ではCs⁺挙動のみが変化し，K⁺の挙動には影響が表れないという現象も報告されるなど，新たなCs⁺輸送機構も提示されつつある。本稿ではK⁺の輸送系に依存したCs⁺輸送機構と新規輸送機構について主要な輸送体の紹介を交えながら解説する。

Caesium (Cs) uptake in land plant is mainly carried out by potassium ion (K⁺) transport systems. Potassium ion uptake from the rhizosphere is regulated by two types of transport system, low affinity and high affinity transport systems, depending on the K⁺ concentration in soil solution. In both transport systems, there are several channels and transporters which mediate Cs⁺ transport also. In low affinity transport system, the inward-rectifying K⁺ and voltage-insensitive cation channels are involved in Cs⁺ uptake, while KUP/HAK/KT type transporters are the major Cs⁺ path in high affinity transport system. Within the plant body, Cs⁺ translocation is also mediated by outward-rectifying K⁺ channels. In addition to these Cs⁺ and K⁺ competitive transport systems, recent studies reported novel Cs⁺ transport systems without changing K⁺ behavior in plant. In this review, Cs⁺ transport systems dependent/independent to K⁺ transport mechanisms are introduced.

Key words: land plant; caesium; potassium; transporter protein; molecular biology

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総説Review Article

陸上植物のセシウム吸収・輸送を制御する分子機構Molecular Mechanisms Involved in Caesium Uptake and Transport in Land Plants