How wild rice had been domesticated as human edible resource.

• Project/Area Number: 21K18118
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 3:History, archaeology, museology, and related fields
• Research Institution: University of Miyazaki
• Principal Investigator: 宇田津 徹朗 宮崎大学, 農学部, 教授 (00253807)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 石川 隆二 弘前大学, 農学生命科学部, 教授 (90202978) ; 一谷 勝之 鹿児島大学, 農水産獣医学域農学系, 教授 (10305162) ; 志水 勝好 鹿児島大学, 農水産獣医学域農学系, 教授 (40261771)
• Project Period (FY): 2021-07-09 – 2027-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥25,480,000 (Direct Cost: ¥19,600,000、Indirect Cost: ¥5,880,000); Fiscal Year 2026: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000); Fiscal Year 2025: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000); Fiscal Year 2024: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000); Fiscal Year 2023: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000); Fiscal Year 2022: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000); Fiscal Year 2021: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000)
• Keywords: 野生イネ / 栽培化 / 生産量推定 / プラント・オパール / 新石器時代

Outline of Research at the Start

本研究では、世界的なインタレストである「野生イネの栽培化」に関する研究の現状と限界を打破するため、野生イネのプラント・オパール（細胞化石）の密度と形態からその生産性と栽培イネへの変化に関するデータを収集する手法を開発する。
具体的には、6年間をかけ、野生イネの栽培とそのプラント・オパールの分析にもとづく手法の構築と同手法の栽培化過程の異なる地域への適用と検証を行い、実用化を達成する。

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、世界的なインタレストである「野生イネの栽培化」に関する研究の現状と限界を打破するため、野生イネのプラント・オパール（細胞化石）の密度と形態からその生産性と栽培イネへの変化に関するデータを収集する手法の開発を目指している。当該年度の実績は以下の通りである。
【取組1：プラント・オパールを活用し、野生イネの調査分析手法の構築と基準づくり】
①野生イネの生育環境を模した 短日処理可能な水田を作成し、栽培試験を行った。短日処理することで生育期間を制御し、成分調査に供するに充分な稔実種子を確保した。また、野生イネの生産量推定の基準データ構築のため、栽培した野生イネの基礎データ（株の草丈、茎数、収量構成要素（一穂籾数、一株穂数）、乾物重（葉、茎、穂（もみなし））を収集した。
②野生イネの栽培関連形質の調査を行い、野生イネでありながら、種子が大型化したオーストラリアの野生イネについて、連鎖して存在する3遺伝子座の候補領域を絞り込んだ。③アジアイネOryza sativaとアジアイネと同じAAゲノムをもつ野生イネ Oryza meridionalisの交雑後代を供試して、イネの種子生産に関わる遺伝子の分析を行い、SDV1、SDV2の2遺伝子が重複遺伝子として同義的に働くことを見出した。
【取組2：構築した手法と基準の運用と効果の検証】
ベトナムのTram Chimの国立公園にて保護されている野生稲の調査について、公園側との交渉を行い、2024年2月19日から23日に、次年度の収穫量調査のための予定調査の実施と現地研究者との連絡調整を実施した。さらに、現地のアンザン大学の研究者とTriTon地区の野生イネ自生地の調査も行った。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

2023年度は、コロナ禍による海外出張の制限が解かれ、海外調査を開始することができた。当該研究が採択後に連絡調整を行っていたため、ベトナムでの野生イネ群落の予備調査に年度内に着手することができた。また、来年度の収穫量調査について、国立公園管理者ならびに大学の研究者と交渉と調整を行い、おおむね実施できる見通しを得ることができた。
生産量を復元するための基礎実験については、当該年度は、ポットやトロ箱栽培を経て、短日処理可能な水田を作成し、小規模ながら、実際の生育状況に近づけた栽培実験を実施できた。また、栽培規模が大きくなったため、成分分析に供することができる量の種子の確保もできた。
以上の点から、2023年度は、おおむね順調に研究が進展したと判断される。

Strategy for Future Research Activity

2023年度の実績を踏まえて、当初の研究計画に沿って、研究を推進する。特に、海外調査については、コロナの状況が悪化しない限りは、計画通りに進めてゆく。
【取組1：プラント・オパールを活用した、野生イネに関する調査分析手法の構築と基準づくり】①野生イネの存否：国立遺伝学研究所の野生イネコレクションを活用し、主要な野生イネと栽培イネのプラント・オパールの形態との差異について、に電子顕微鏡ならびに形状分析から検討を行う。②野生イネの生産性：鹿児島大学で、より自然に近い栽培密度での栽培実験を実施し、生産される機動細胞由来のプラント・オパール数と種実の重量について、データを収集する。また、両者のデータから、野生イネのプラント・オパールが確認された土壌の範囲（面積）と土壌中のプラント・オパール数（密度）から、種実重（生産量）を復元する係数を明らかにする。③野生イネの栽培種への変化：野生イネの栽培関連形質の調査を継続する。また、栽培イネを交配（雑種第一代に栽培イネ、野生イネをそれぞれ連続戻し交雑）して、そのプラント・オパール形状と遺伝情報を調べる分析材料の確保を進める。
【取組2：構築した手法と基準の運用と効果の検証】
①ベトナムの野生イネ群落での収穫量調査を実施し、土壌に残されたプラント・オパールの密度と野生イネの地上部生産重と種実重との関係についてのデータを収集する。②国内に保管されている栽培化の過程が生じたと想定される遺跡やその周辺のボーリング土壌のプラント・オパール分析を行い、手法の有効性を検討する。

Research Products

• [Journal Article] Seed abortion caused by the combination of two duplicate genes in the progeny from the cross between <i>Oryza sativa</i> and <i>Oryza meridionalis</i> (2024)
  • Author(s): Toyomoto Daiki、Shibata Yukika、Uemura Masato、Taura Satoru、Sato Tadashi、Henry Robert、Ishikawa Ryuji、Ichitani Katsuyuki
  • Journal Title: Breeding Science Volume: 74 Issue: 2 Pages: 146-158
  • DOI: 10.1270/jsbbs.23084
  • ISSN: 1344-7610, 1347-3735
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] New Hybrid Spikelet Sterility Gene Found in Interspecific Cross between Oryza sativa and O. meridionalis (2022)
  • Author(s): Ichitani Katsuyuki、Toyomoto Daiki、Uemura Masato、Monda Kentaro、Ichikawa Makoto、Henry Robert、Sato Tadashi、Taura Satoru、Ishikawa Ryuji
  • Journal Title: Plants Volume: 11 Issue: 3 Pages: 378-378
  • DOI: 10.3390/plants11030378
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Effects of Saline Conditions on Germination Percentages and Photosynthetic rates of Egyptian Salt-tolerant Rice Varieties (2022)
  • Author(s): Katsuyoshi SHIMIZU, Sherif M. A. BASSIOUNI, and Bassiouni A. ZAYED and Weidong CAO
  • Journal Title: Journal of Arid Land Studies Volume: 31 Pages: 77-83
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Triploid Wild Rice (BKK) Strain Found in Bangkok Originated from Hybridizations among Three Parental Oryza Species (2022)
  • Author(s): So Makabe, Htet Aung Htut, Hiroko Takahashi, Sayaka Shida, Masahiro Akimoto, Hathairat Urairong, Ryuji Ishikawa, Tadashi Sato, Yo-Ichiro Sato, Ikuo Nakamura
  • Journal Title: American Journal of Plant Sciences Volume: 13(1) Pages: 36-49
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 野生イネの生産量推定に関する基礎的研究（Ⅱ） (2023)
  • Author(s): 宇田津徹朗、一谷勝之、志水勝好、石川隆二
  • Organizer: 日本文化財科学会第４０回記念大会
• [Presentation] AAゲノムOryza属種の種子発達に関与する重複遺伝子SDV1, SDV2 (2023)
  • Author(s): 柴田雪花、豊元大希、植村真郷、田浦悟、佐藤雅志、ヘンリーロバート、石川隆二、一谷勝之
  • Organizer: 日本育種学会第145回講演会
• [Presentation] O. sativaとO. meridionalisとの交雑後代で見出された受精後の種子発達に関わる遺伝子SDV2の連鎖分析 (2023)
  • Author(s): 柴田雪花・豊元大希、植村真郷、田浦悟、佐藤雅志、Robert Henry、石川隆二、一谷勝之
  • Organizer: 第18回九州育種談話会
• [Presentation] オーストラリア野生イネの第3染色体30.04～30.69Mbに座乗する新規小穂サイズを制御する遺伝子の解析 (2023)
  • Author(s): 満壽 利毅、一谷勝之、Robert Henry、石川隆二
  • Organizer: 第18 回東北育種研究集会
• [Presentation] WGSにより効率的にトランスポゾンの挿入を検出したイネ赤毛における新規PPR遺伝子の機能喪失変異体 (2023)
  • Author(s): 石川隆二、ティン ティ ラム
  • Organizer: 日本育種学会第144 回講演会
• [Presentation] 野生イネの生産量推定に関する基礎的研究（Ⅰ） (2022)
  • Author(s): 宇田津徹朗、石川隆二、一谷勝之、志水勝好
  • Organizer: 日本文化財科学会第39回大会
• [Presentation] オーストラリアに生息する特殊な野生イネ種において長粒性を支配する複合遺伝子座の遺伝解析 (2022)
  • Author(s): 佐々木瞭太，木崎祐道，須永若菜，片野航貴，前田幸暉浩，高橋龍成，潟山祐樹，一谷勝之，石川隆二
  • Organizer: 日本育種学会第141回講演会