Analysis of chemodiversity of rice for enhancement of stress tolerance
| Project/Area Number |
20H02923
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 38040:Bioorganic chemistry-related
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| Research Institution | Tottori University |
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Principal Investigator |
石原 亨 鳥取大学, 農学部, 教授 (80281103)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
手林 慎一 高知大学, 教育研究部自然科学系農学部門, 教授 (70325405)
寺石 政義 京都大学, 農学研究科, 准教授 (80378819)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥17,680,000 (Direct Cost: ¥13,600,000、Indirect Cost: ¥4,080,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2021: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2020: ¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
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| Keywords | イネ / ファイトアレキシン / 種内多様性 / ケモタイプ / ケモダイバーシティー / 病害虫抵抗性 / ジテルペノイド / ナチュラルバリエーション / オリザ・ルフィポゴン / フラボノイド / 二次代謝 |
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| Outline of Research at the Start |
現代の農業では、互いによく似た性質の品種が栽培されており、病害虫発生の誘因となっている。一方で、近縁野生種や在来品種には大きな多様性が残されている。本研究では、まず、近縁野生種や在来品種がもつ新規の二次代謝産物を明らかにし、その多様性を把握する。さらに、多様性をもたらす原因遺伝子を遺伝学手法で解明するとともに、近代品種にこの形質を導入して、実際の抵抗性に及ぼす効果を検証する。これによりケモダイバーシティーを活用した病害虫に強い栽培体系の基礎を構築することを目的とする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
イネのケモダイバーシティーを明らかにするため、誘導性二次代謝産物であるファイトアレキシンと葉の構成的蓄積化合物について研究を行った。
イネの品種特異的ファイトアレキシン、オリザラクトンに関する研究では、生合成遺伝子の進化について、以下の項目からなる論文を発表した。１）SNP解析によりKSLXがオリザラクトン生合成遺伝子であることを推定した。２）KSLXをベンサミアナタバコとイネでKSLXを発現させ、KSLXがオリザラクトン生合成遺伝子であることを証明した。３）よく似た遺伝子であるKSL8およびKSL9と配列を比較することで、KSLXがKSL8とKSL9との融合遺伝子であることを明らかにした。４）近縁野生種のゲノム解析に基づきKSLXがAゲノム種の分化以前に誕生し、並行選択によりAゲノム種内分化を通して維持されてきたと推定した。５）オリザラクトンとKSL8によって生合成されるオリザレキシンSの抗菌活性を比較し、抗菌スペクトルに違いがあることを見出した。これらの成果を含む論文はPlant Journal誌に掲載された。一方、別の種特異的ファイトアレキシンである、アビエトリジンA-Eについては、その構造解析とイネの種内多様性を主な内容とする論文がPhytochemistry誌に掲載された。
さらに、構成的に蓄積している代謝物に着目し、LC-Q-TOF-MSを用いた代謝物の網羅的解析を実施した。イネは、遺伝子配列に基づき、ジャポニカ、インディカ、アウスの３種のサブグループに分類される。イネの葉から検出された代謝物についてt-SNEやDensMAPといった非線形の次元削減法を用いて解析したところ、代謝物によっても同様のグループに分類されることが見いだされた。
以上の結果によって、種全体の多様性の理解におけるケモタイプ解析の重要性を示すことができた。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(4 results)
Research Products
(14 results)
