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Study of epigenetic control in low-temperature injury of rice plants

Research Project

Project/Area Number 18H03947
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Medium-sized Section 39:Agricultural and environmental biology and related fields
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

Higashitani Atsushi  東北大学, 生命科学研究科, 教授 (40212162)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 寺西 美佳  東北大学, 生命科学研究科, 助教 (10333832)
下野 裕之  岩手大学, 農学部, 教授 (70451490)
工藤 洋  京都大学, 生態学研究センター, 教授 (10291569)
Project Period (FY) 2018-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥43,810,000 (Direct Cost: ¥33,700,000、Indirect Cost: ¥10,110,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,980,000 (Direct Cost: ¥4,600,000、Indirect Cost: ¥1,380,000)
Fiscal Year 2021: ¥8,580,000 (Direct Cost: ¥6,600,000、Indirect Cost: ¥1,980,000)
Fiscal Year 2020: ¥8,580,000 (Direct Cost: ¥6,600,000、Indirect Cost: ¥1,980,000)
Fiscal Year 2019: ¥9,360,000 (Direct Cost: ¥7,200,000、Indirect Cost: ¥2,160,000)
Fiscal Year 2018: ¥11,310,000 (Direct Cost: ¥8,700,000、Indirect Cost: ¥2,610,000)
Keywordsイネ低温障害 / エピジェネティック制御 / 温度ストレス / 生殖成長 / 穂ばらみ期耐冷性 / 水温 / ヒストン修飾
Outline of Final Research Achievements

The histone H3 modifications of a number of genes were significantly altered in anthers’ development in rice plants, indicating the presence of epigenetic regulation of pollen-specific gene expression. The epigenetic modifications were also shown to be suppressed by low temperatures (19°C), which is more pronounced in cold-sensitive cultivars. Low temperatures are known to cause abnormal enlargement of anther wall tapetum cells and altered expression of many genes, including the anther-specific gibberellin activating enzyme gene. The present findings strongly suggest that the low temperature-induced malfunction of these higher epigenetic modifications is an upstream cause of low-temperature injury in rice plants.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

イネ低温障害(冷害)は穂ばらみ期の低温により花粉形成が不全となり、著しく収量が低下する雄性不稔現象である。低温による葯壁タペート細胞の肥大が主な原因として知られ、また近年私たちは、このタペート細胞崩壊を制御する葯特異的ジベレリン活性化酵素遺伝子の発現が低温により抑制されることを見出してきた。しかし、その他の葯特異的遺伝子群の発現も変調を来すことから、より上流の制御に要因があると考えられていた。今回、新たにイネ花粉形成におけるエピジェネティック制御機構の存在を明らかにし、それが低温により不調となることを世界に先駆けて明らかにし、イネ冷害の発生メカニズムの根本要因に一歩近づけたものと評価している。

Report

(6 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • Research Products

    (14 results)

All 2023 2022 2020 2019 2018

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (12 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 4 results)

  • [Journal Article] イネ冷害におけるエピゲノム変化2020

    • Author(s)
      東谷篤志、畠山隆平、寺西美佳、村中智明、濱野郁哉、下野裕之、工藤洋
    • Journal Title

      アグリバイオ

      Volume: 4 Pages: 576-580

    • NAID

      40022337816

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Journal Article] Divergent evolution of rice blast resistance Pi54 locus in the genus Oryza2018

    • Author(s)
      Zhang Lin、Nakagomi Yusuke、Endo Takashi、Teranishi Mika、Hidema Jun、Sato Shusei、Higashitani Atsushi
    • Journal Title

      Rice

      Volume: 11 Issue: 1 Pages: 63-63

    • DOI

      10.1186/s12284-018-0256-8

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 多窒素施用によるイネ穂ばらみ期耐冷性の低下における品種間差2023

    • Author(s)
      佐藤玲央、菅原夏美、松波麻耶、下野裕之
    • Organizer
      日本作物学会第255回講演会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] イネ葯長の施肥窒素への応答性 -「ササニシキ」と「ひとめぼれ」の組み換え近交系を用いて―2022

    • Author(s)
      佐藤玲央、阿部陽、松波麻耶、下野裕之
    • Organizer
      日本作物学会第253回講演会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] イネ冷害におけるエピジェネティックな変化の影響2020

    • Author(s)
      畠山隆平、村中智明、西尾治幾、本庄三恵、石森裕貴、遠藤貴司、寺西美佳、工藤洋、東谷篤志
    • Organizer
      第62回 日本植物生理学会年会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] イネいもち病抵抗性遺伝子Pi54の起源とジャポニカイネにみられる消失2019

    • Author(s)
      張琳、寺西美佳、佐藤修正、中込祐介、遠藤貴司、日出間純、東谷篤志
    • Organizer
      日本植物学会第83回大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Effect of Grafting on Drought Tolerance in Solanum lycopersicum2019

    • Author(s)
      Maria Isabel Fuentes Merlos, Makoto Endo, Shusei Sato, Atsushi Higashitani
    • Organizer
      第60回日本植物生理学会年会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] イネ穂ばらみ期耐冷性のエピジェネティックな制御を評価する手法の検討2019

    • Author(s)
      濱野郁哉、塩井健一朗、下野裕之
    • Organizer
      第247回日本作物学会 2018年度全国大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] いもち病抵抗性遺伝子Pi54座のイネ属における分子進化2018

    • Author(s)
      張琳、中込佑介、遠藤貴司、寺西美佳、日出間純、佐藤修正、東谷篤志
    • Organizer
      日本遺伝学会第90回大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 異なる生育時期における高電圧パルスがイネの生産性に及ぼす影響2018

    • Author(s)
      濱野郁哉、宮本海、塩井健一朗、高橋克幸、高木浩一、颯田尚哉、下野裕之
    • Organizer
      第246回日本作物学会 2018年度全国大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Strategies for improving crop productivity under a changing climate: A case study in Japan.2018

    • Author(s)
      Shimono H
    • Organizer
      Korean Crop Science Society, Cooperation for improving North Korea food productivity
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] フィールド・トランスクリプトミクス/エピゲノミクス:分子フェノロジーにみる植物の長期環境応答2018

    • Author(s)
      工藤洋
    • Organizer
      第50回種生物シンポジウム
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 抑制型ヒストン修飾 H3K27me3におけるエピジェネティックランドスケープの季節変化2018

    • Author(s)
      工藤洋
    • Organizer
      第41回日本分子生物学会年会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Field epigenetics: seasonal analyses of histone modifications in a natural plant population.2018

    • Author(s)
      工藤洋
    • Organizer
      4th East Asia Agricultural Genome Scientists Forum.
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited

URL: 

Published: 2018-04-23   Modified: 2024-01-30  

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