栄養条件による開花制御の分子機構の解明

• Project/Area Number: 15J09200
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Plant nutrition/Soil science
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 田中 伸裕 東京大学, 農学生命科学研究科, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2015-04-24 – 2018-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2017)
• Budget Amount: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2017: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2016: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2015: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
• Keywords: 窒素 / 開花 / GWAS / 窒素欠乏 / 開花期 / イネ

Outline of Annual Research Achievements

作物において開花期は、収量に直結する重要農業形質である。この重要性から、イネやシロイヌナズナなどのモデル植物を中心に、主に光条件での開花制御に関わる多くの遺伝子の同定が行われてきた。一方で土壌環境条件、特に栄養条件の違いによる開花の制御メカニズムはほとんど不明のままである。しかし農業現場では栄養欠乏で栽培した作物が早咲きを示すことが知られており、土壌の栄養条件と植物の開花期には密接な関連があることが示唆されている。
このような背景から、本申請では多様な栄養環境においても正確に開花期を制御するために、モデル植物であり我が国の主要作物でもあるイネを主な材料に、栄養欠乏条件下での開花制御機構の解明を目指した。
本研究課題において申請者は、窒素欠乏条件におけるイネの開花促進機構の解明を目指して研究を行った。研究開始１年目に通常条件、窒素欠乏条件で198系統のイネ品種を栽培し、それぞれの品種の開花期の促進日数の測定を行った。この198品種は名古屋大学との共同研究で分与していただいた系統で、イネの酒米品種、日本の栽培イネのコアコレクションであるJRCから成る集団である。本集団は既に次世代シーケンサーによってゲノム情報が取得されており、このゲノム情報から得られたSNP情報と表現型データを用いることでGWAS (Genome Wide Association Study)解析が可能である。このGWASで窒素欠乏に応答して、出穂期を促進する機能を持つと予想される候補遺伝子を得た。また窒素欠乏における出穂期の促進は、既知の開花関連遺伝子であるHd3a, Ehd１が関わっていることも明らかにした。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Boron Toxicity Reduces Water Transport from Root to Shoot in Arabidopsis Plants. Evidence for a Reduced Transpiration Rate and Expression of Major PIP Aquaporin Genes (2018)
  • Author(s): Macho-Rivero MA, Herrera-Rodríguez MB, Brejcha R, Schäffner AR, Tanaka N, Fujiwara T, González-Fontes A, Camacho-Cristóbal JJ
  • Journal Title: Plant & Cell Physiology Volume: 59 Issue: 4 Pages: 836-844
  • DOI: 10.1093/pcp/pcy026
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Phytochelatin Synthase has Contrasting Effects on Cadmium and Arsenic Accumulation in Rice Grains (2017)
  • Author(s): Uraguchi Shimpei、Tanaka Nobuhiro、Hofmann Christian、Abiko Kaho、Ohkama-Ohtsu Naoko、Weber Michael、Kamiya Takehiro、Sone Yuka、Nakamura Ryosuke、Takanezawa Yasukazu、Kiyono Masako、Fujiwara Toru、Clemens Stephan
  • Journal Title: Plant and cell physiology Volume: 58 Issue: 10 Pages: 1730-1742
  • DOI: 10.1093/pcp/pcx114
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Cultivar difference and fertilizer effects on radioactive cesium accumulation in rice grown in Fukushima paddy field from 2011 to 2014. (2017)
  • Author(s): Nobuhiro Tanaka, Yoshihiro Ohmori and Toru Fujiwara
  • Journal Title: Impact of Cesium on Plants and the Environment. Volume: 1 Pages: 139-148
  • DOI: 10.1007/978-3-319-41525-3_8
  • ISBN: 9783319415246, 9783319415253
• [Journal Article] Large-scale profiling of brown rice ionome in an ethyl methanesulphonate-mutagenized hitomebore population and identification of high- and low-cadmium lines. (2016)
  • Author(s): Nobuhiro Tanaka, Sho Nishida, Takehiro Kamiya and Toru Fujiwara
  • Journal Title: Plant and Soil Volume: in press Issue: 1-2 Pages: 109-117
  • DOI: 10.1007/s11104-016-2812-6
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Inoculation with nitrous oxide (N2O)-reducing denitrifier strains simultaneously mitigates N2O emission from pasture soil and promotes growth of pasture plants. (2016)
  • Author(s): Nan Gao, Weishou Shen, Hiroko Kakuta, Nobuhiro Tanaka, Toru Fujiwara, Tomoyasu Nishizawa, Noriko Takaya, Tadashi Nagamine, Kazuo Isobe, Shigeto Otsuka and Keishi Senoo.
  • Journal Title: Soil Biology & Biochemistry Volume: 97 Pages: 83-91
  • DOI: 10.1016/j.soilbio.2016.03.004
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] 窒素欠乏条件におけるイネの開花促進機構の解明 (2018)
  • Author(s): 田中伸裕 藤原徹
  • Organizer: 日本植物生理学会
• [Presentation] Rice LC5 is essential for metals absorption via promotion of transporter genes for multiple metals in root (2017)
  • Author(s): 田中伸裕、浦口晋平、梶川昌孝 斎藤彰宏 大森良弘、藤原徹
  • Organizer: 日本植物生理学会
  • Place of Presentation: 鹿児島大学 (鹿児島県 鹿児島市)
  • Year and Date: 2017-03-17
• [Presentation] イネのOsTTAは複数の金属輸送体を正に制御する金属吸収に必須な因子である (2017)
  • Author(s): 田中伸裕 浦口晋平 梶川昌孝 斎藤彰宏 大森良弘 藤原徹
  • Organizer: 日本土壌肥料学会
• [Presentation] Rice LC5 regulates metal transport-associated gene in root (2016)
  • Author(s): 田中伸裕、浦口晋平、梶川昌孝 斎藤彰宏 大森良弘、藤原徹
  • Organizer: International Symposium on Rice Functional Genomics
  • Place of Presentation: モンペリエ (フランス)
  • Year and Date: 2016-09-28
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] ひとめぼれEMS変異系統から得られたCd変異体の解析 (2016)
  • Author(s): 田中伸裕、西田翔、神谷岳洋、藤原徹
  • Organizer: 日本土壌肥料学会
  • Place of Presentation: 佐賀大学 (佐賀県 佐賀市)
  • Year and Date: 2016-09-21
• [Presentation] LC5 regulates multiple metal transports in rice (2016)
  • Author(s): Nobuhiro Tanaka, Shimpei Uraguchi, Yoshihiro Ohmori, Akihiro Saito, Masataka Kajikawa and Toru Fujiwara
  • Organizer: 日本植物生理学会
  • Place of Presentation: 岩手大学
  • Year and Date: 2016-03-18
• [Presentation] 地上部のMn濃度が低下したイネ変異株の解析 (2015)
  • Author(s): 田中伸裕 梶川昌孝 斎藤彰宏 大森良弘 浦口晋平 藤原徹
  • Organizer: 日本土壌肥料学会
  • Place of Presentation: 京都大学
  • Year and Date: 2015-09-10
• [Book] Agricultural Implications of the Fukushima Nuclear Accident (2016)
  • Author(s): Yoshihoro Ohmori, Nobuhiro Tanaka and Toru Fujiwara.
  • Total Pages: 263
  • Publisher: Springer