オゾンによるイネの不稔性誘導遺伝子座の同定と新たな収量低下機構の解明

• Project/Area Number: 14J40147
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Environmental impact assessment
• Research Institution: National Institute for Environmental Studies
• Principal Investigator: 澤田 寛子 国立研究開発法人国立環境研究所, 生物・生態系環境研究センター, 特別研究員(RPD)
• Project Period (FY): 2014-04-25 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000); Fiscal Year 2016: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2015: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2014: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
• Keywords: オゾン植物影響 / 量的形質遺伝子座 / 収量 / 玄米外観品質 / オゾン収量影響 / 量的形質遺伝子座解析 / 玄米品質

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、将来のアジア地域の食糧問題を改善するため、オゾン濃度上昇による収量低下が著しいインディカ型イネを対象に、オゾン暴露による新たなイネの収量低下メカニズムの解明を目的とした。また、ジャポニカイネはオゾンにより収量は低下しにくいが、米の品質が低下することが示唆されたため、国内産品種の米品質に及ぼすオゾンの影響、さらに地球温暖化の進行時に危惧される気温とオゾン濃度が同時に上昇した条件下における米の品質影響について解明することも目的とした。
インディカ品種カサラス、ジャポニカ品種コシヒカリおよびコシヒカリ染色体の一部をカサラスに置き換えた染色体断片置換系統群を用いてオゾン暴露試験を行い、各系統を収穫後、収量および収量構成要素を調査した。3年間の暴露試験結果を用いて量的形質遺伝子座（QTL）解析を行い、2年以上共通して検出される収量に関与する遺伝子座を同定した結果、第6染色体短腕上に精籾重等のオゾンによる低下に関するQTLがあると推定された。また、第3染色体短腕にオゾンによる登熟歩合の低下に関するQTLが座上することが推定された。現在、同領域に存在する既知の収量に関与する遺伝子発現量のオゾンによる変化を解析中であり、これらのQTL領域に存在する原因遺伝子の特定により、オゾン濃度上昇時でも収量が低下しにくいイネの育成に貢献できると考えられる。
次に、気温とオゾン濃度上昇の複合ストレスが国内産米17品種の外観品質に与える影響の品種間差異について解析した。単独のオゾン暴露または加温条件下でのオゾン暴露により多くの品種の白未熟粒が増加し、主に北日本で栽培される品種は感受性の高いことが明らかになった。また、白未熟粒の発生に対して、オゾンと気温との間に有意な相乗効果が認められる品種も多く、気温とオゾンが同時に上昇する条件において、米の白未熟粒発生が一層深刻な問題になることが危惧される。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] 大気環境と植物－第5講 オゾンストレスに対する分子レベルの応答－ (2017)
  • Author(s): 澤田寛子，佐治光，青野光子，中嶋信美，玉置雅紀
  • Journal Title: 大気環境学会誌 Volume: 52 (1)
  • NAID: 130005834724
• [Journal Article] 米17品種の外観品質に及ぼすオゾンと気温上昇との複合影響 (2017)
  • Author(s): 澤田寛子，河野吉久，玉置雅紀
  • Journal Title: 大気環境学会誌 Volume: 52 (2) Pages: 59-67
  • NAID: 130005683066
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Elevated ozone deteriorates grain quality of japonica rice cv. Koshihikari, even if it does not cause yield reduction (2016)
  • Author(s): Sawada, H., Tsukahara, K., Kohno, Y., Suzuki, K., Nagasawa, N., Tamaoki, M.
  • Journal Title: Rice Volume: 9 Issue: 1 Pages: 7-7
  • DOI: 10.1186/s12284-016-0079-4
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Ozone-induced rice grain yield loss is triggered via a change in panicle morphology that is controlled by ABERRANT PANICLE ORGANIZATION 1 gene (2015)
  • Author(s): Tsukahara K, Sawada H, Kohno Y, Matsuura T, Mori IC, Terao T, Ioki M, Tamaoki M
  • Journal Title: PLOS ONE Volume: 印刷中
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Potential marker proteins for ozone-induced yield reduction in rice (2014)
  • Author(s): Sawada H, Komatsu S, Tamaoki M, Kohno Y
  • Journal Title: Advances in Horticultural Science Volume: 28 Pages: 100-104
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 米の外観品質に及ぼすオゾンと温度の複合影響 (2016)
  • Author(s): 澤田寛子，河野吉久，玉置雅紀
  • Organizer: 第57回大気環境学会年会
  • Place of Presentation: 北海道大学（札幌）
  • Year and Date: 2016-09-08
• [Presentation] オゾンによるイネ玄米の品質低下へのSSIIIa遺伝子の関与 (2016)
  • Author(s): 澤田寛子, 塚原啓太, 河野吉久, 鈴木啓太郎，永澤信洋, 玉置雅紀
  • Organizer: 第57回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 岩手大学（岩手）
  • Year and Date: 2016-03-20
• [Presentation] Ozone reduces grain quality of japonica rice, even if it does not cause yield reduction (2015)
  • Author(s): Sawada H., Tsukahara K., Kohno Y., Nagasawa N., Tamaoki M.
  • Organizer: 9th International Conference on Acid Deposition
  • Place of Presentation: Rochester Riverside Convention Center (NY, USA)
  • Year and Date: 2015-10-22
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Ozone-induced rice grain yield loos is controlled by ABBERANT PANICLE ORGANIZATION 1 gene (2015)
  • Author(s): Tamaoki M., Tsukahara K., Sawada H., Kohno Y.
  • Organizer: 9th International Conference on Acid Deposition
  • Place of Presentation: Rochester Riverside Convention Center (NY, USA)
  • Year and Date: 2015-10-20
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] オゾン濃度上昇がイネ玄米の品質に及ぼす影響 (2015)
  • Author(s): 澤田寛子, 塚原啓太, 河野吉久, 永澤信洋, 玉置雅紀
  • Organizer: 第56回大気環境学会年会
  • Place of Presentation: 早稲田大学（東京）
  • Year and Date: 2015-09-15
• [Presentation] 植物の酸化的ストレスに対する初期応答機構に関する研究 (2015)
  • Author(s): 玉置雅紀, 高橋隼人, 澤田寛子
  • Organizer: 第56回大気環境学会年会
  • Place of Presentation: 早稲田大学（東京）
  • Year and Date: 2015-09-15
• [Presentation] オゾンによるインディカイネの収量低下に関与する要因の解析 (2014)
  • Author(s): 澤田寛子，塚原啓太，河野吉久，玉置雅紀
  • Organizer: 第55回大気環境学会年会
  • Place of Presentation: 愛媛大学（愛媛）
  • Year and Date: 2014-09-17
• [Presentation] 低線量放射線により植物でのDNA変異の蓄積は起きているのか？ (2014)
  • Author(s): 玉置雅紀，澤田寛子
  • Organizer: 第55回大気環境学会年会
  • Place of Presentation: 愛媛大学（愛媛）
  • Year and Date: 2014-09-17
• [Remarks] 研究概要-論文紹介＞オゾン濃度上昇は収量の低下を引き起こさない濃度でも、コシヒカリの品質を劣化させる
  • URL: http://www.nies.go.jp/biology/research/publish/201601.html