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Establishment of biomarker-based drought-tolerant wheat breeding methods and metabolite QTL analysis

Research Project

Project/Area Number 20K06759
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 45010:Genetics-related
Research InstitutionYamaguchi University

Principal Investigator

Mega Ryosuke  山口大学, 大学院創成科学研究科, 准教授 (80738526)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2020: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Keywords節水型耐乾性 / バイオマーカー / 代謝物 / QTL / コムギ / 光合成関連形質 / QTL解析 / メタボローム / メタボロミクス / 代謝物QTL解析
Outline of Research at the Start

本研究では、節水型耐乾性形質のモデル系統であるアブシシン酸受容体過剰発現コムギで見出した生理学的特徴および乾燥ストレス環境下での生産力データを基に、スーダンの圃場にて湿潤区と乾燥区で栽培したコムギ160系統から節水型耐乾性候補系統を選抜する。選抜系統から作出した交配系統群のゲノム解析を行い、候補系統から同定した節水型耐乾性系統で蓄積する代謝物の情報とを組合せて原因遺伝子座の同定を目指す。

Outline of Final Research Achievements

In this study, metabolomic analysis identified several amino acids and their precursors and phytohormones as candidate biomarkers closely related to drought stress. In addition, drought stress cultivation trials using rainout shelters revealed a strong correlation between one of the yield traits, thousand-grain weight, and a photosynthesis-related trait, water use efficiency (CO2 assimilation rate/transpiration rate), and QTL associated with thousand-grain weight, indicating that water conservation and seed size are closely The results suggest that water saving is closely related to seed size and that there are superior lines in this population that can save water and still ensure yield.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

自然交配系統から節水型耐乾性コムギを選抜するという本研究の目的の一つは達成できた。また、バイオマーカーとして可能性が高い代謝物に関する知見も得られており、バイオマーカー育種確立への一歩が踏み出せたと考える。近年は日本においても局地的な少雨によって貯水池の水位が低下し、農業用水の確保が難しい地域に関する報告が上がっている。また、夏場の猛暑によって水が過剰に蒸発し、乾燥ストレスを農作物が受ける事態が発生している。節水形質はこれらの危機を乗り切る切り札として貢献できることが期待される。

Report

(5 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (18 results)

All 2023 2022 2021 2020

All Journal Article (8 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 5 results) Presentation (10 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Metabolic and transcriptomic profiling during wheat seed development under progressive drought conditions2023

    • Author(s)
      Mega Ryosuke、Kim June-Sik、Tanaka Hiroyuki、Ishii Takayoshi、Abe Fumitaka、Okamoto Masanori
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 13 Issue: 1 Pages: 15001-15001

    • DOI

      10.1038/s41598-023-42093-2

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Metabolic and transcriptomic profiling2023

    • Author(s)
      Mega Ryosuke、Kim June-Sik、Tanaka Hiroyuki、Ishii Takayoshi、Abe Fumitaka、Okamoto Masanori
    • Journal Title

      Research Square

      Volume: -

    • DOI

      10.21203/rs.3.rs-2418535/v1

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Open Access
  • [Journal Article] コムギの節水化に向けた分子的理解と応用2022

    • Author(s)
      妻鹿良亮
    • Journal Title

      アグリバイオ

      Volume: 6 Pages: 62-65

    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Journal Article] コムギの代謝物解析とバイオマーカー育種への展開2022

    • Author(s)
      妻鹿良亮
    • Journal Title

      アグリバイオ

      Volume: 6 Pages: 70-73

    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Journal Article] Genomic analysis of heat and combined heat-drought resilience in bread wheat under field conditions.2022

    • Author(s)
      Itam M, Mega R, Gorafi Y, Yamasaki Y, Tahir I, Akashi K, Tsujimoto H
    • Journal Title

      Theoretical and Applied Genetics

      Volume: 135 Issue: 1 Pages: 337-350

    • DOI

      10.1007/s00122-021-03969-x

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Metabolic and physiological responses to progressive drought stress in bread wheat.2020

    • Author(s)
      Itam M, Mega R, Tadano S, Abdelrahman M, Matsunaga S, Yamasaki Y, Akashi K, Tsujimoto H.
    • Journal Title

      Scientific reports

      Volume: 10 Issue: 1 Pages: 17189-17189

    • DOI

      10.1038/s41598-020-74303-6

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Aegilops tauschii Introgressions Improve Physio-Biochemical Traits and Metabolite Plasticity in Bread Wheat under Drought Stress.2020

    • Author(s)
      Itam M, Abdelrahman M, Yamasaki Y, Mega R, Gorafi Y, Akashi K, Tsujimoto H
    • Journal Title

      Agronomy

      Volume: 10 Issue: 10 Pages: 1588-1588

    • DOI

      10.3390/agronomy10101588

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] アブシシン酸受容体の利用による節水性と耐乾性を兼ね備えたコムギの開発2020

    • Author(s)
      妻鹿良亮, 岡本昌憲
    • Journal Title

      Regulation of Plant Growth & Development

      Volume: 55 Pages: 126-130

    • NAID

      130008131341

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] コムギ種子成熟過程における乾燥ストレスが及ぼす分子的影響.2023

    • Author(s)
      妻鹿良亮, 金俊植, 石井孝佳, 田中裕之, 安倍史高, 岡本昌憲
    • Organizer
      第18回ムギ類研究会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 成熟途上種子における乾燥ストレスが及ぼす分子的影響の解析2023

    • Author(s)
      妻鹿良亮, 金俊植, 石井孝佳, 田中裕之, 安部史高, 岡本昌憲
    • Organizer
      日本育種学会 第142回講演会
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      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 高温ストレスによるサイトカイニン、オーキシン量の変化に伴うコムギ幼苗の形態変化2023

    • Author(s)
      松永幸子, 山﨑裕司, 金俊植, 辻本壽, 妻鹿良亮
    • Organizer
      植物化学調節学会第58回大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] コムギTILLING集団からの節水型耐乾性系統の選抜および生理学的解析2023

    • Author(s)
      平田駿一郎, 横山聡太郎, 辻本壽, 妻鹿良亮
    • Organizer
      第15回中国地域育種談話会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] パンコムギの節水型耐乾性に寄与するQTLの探索2023

    • Author(s)
      日名弘貴, 松岡由浩, 石井孝佳, 妻鹿良亮
    • Organizer
      第15回中国地域育種談話会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] コムギTILLING集団からの節水型耐乾性系統の選抜および生理学的解析2023

    • Author(s)
      平田駿一郎, 横山聡太郎, 辻本壽, 妻鹿良亮
    • Organizer
      日本育種学会第144回講演会
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      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] Analysis of molecular effects in developing seeds by drought stress.2022

    • Author(s)
      Mega R, Tanaka H, Kim JS, Ishii T, Abe F, Okamoto M.
    • Organizer
      2nd International Wheat Congress
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 成熟途上種子における乾燥ストレスが及ぼす分子的影響の解析.2022

    • Author(s)
      妻鹿良亮, 金俊植, 石井孝佳, 田中裕之, 安部史高, 岡本昌憲
    • Organizer
      日本育種学会 第142回講演会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 自然突然変異コムギ系統群からの節水型耐乾性系統の選抜2022

    • Author(s)
      妻鹿良亮、山﨑裕司、辻本壽
    • Organizer
      日本育種学会第141回講演会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 成熟途上種子における乾燥ストレスが及ぼす分子的影響の解析2021

    • Author(s)
      妻鹿良亮・石井孝佳・田中裕之・安部史高・岡本昌憲
    • Organizer
      第13回 中国地域育種談話会
    • Related Report
      2021 Research-status Report

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Published: 2020-04-28   Modified: 2025-01-30  

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