根圏マイクロバイオームを活用した持続型農業を実現するイネ遺伝子の探索と育種利用
| Project/Area Number |
21K18221
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 39:Agricultural and environmental biology and related fields
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
中園 幹生 名古屋大学, 生命農学研究科, 教授 (70282697)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
村瀬 潤 名古屋大学, 生命農学研究科, 教授 (30285241)
藤原 徹 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 教授 (80242163)
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| Project Period (FY) |
2021-07-09 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥26,000,000 (Direct Cost: ¥20,000,000、Indirect Cost: ¥6,000,000)
Fiscal Year 2023: ¥7,800,000 (Direct Cost: ¥6,000,000、Indirect Cost: ¥1,800,000)
Fiscal Year 2022: ¥9,100,000 (Direct Cost: ¥7,000,000、Indirect Cost: ¥2,100,000)
Fiscal Year 2021: ¥9,100,000 (Direct Cost: ¥7,000,000、Indirect Cost: ¥2,100,000)
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| Keywords | イネ / 根圏マイクロバイオーム / イオノーム / ゲノムワイド関連解析 |
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| Outline of Research at the Start |
低投入持続型農業を実現するには、少ない施肥でも収量を維持し安定した作物生産が可能となる品種の開発が有望視されており、そのためには少肥栽培時の作物の成長と収量の維持に寄与する遺伝子の単離とその育種利用が重要である。本研究では、イネを材料に用いて、無施肥条件下での成長・収量関連形質と根圏微生物との関係性を解明し、少肥栽培時の成長を支える根圏微生物との共生に関わるイネ遺伝子を同定することで、これらを遺伝子資源として育種利用することを目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
低投入持続型農業を実現するには、少ない施肥でも収量を維持し安定した作物生産が可能となる品種の開発が有望視されており、そのためには少肥栽培時の作物の成長と収量の維持に寄与する遺伝子の単離とその育種利用が重要である。本研究では、イネを材料に用いて、無施肥条件下での成長・収量関連形質と根圏微生物との関係性を解明し、少肥栽培時の成長を支える根圏微生物との共生に関わるイネ遺伝子を同定することで、これらを遺伝子資源として育種利用することを目指す。
これまで、日本の栽培イネ120品種を施肥圃場と低施肥圃場で栽培し、地上部形質や穂形質、葉のイオノーム、根圏微生物叢に注目した解析を行ってきた。その結果、低施肥区の微生物群集構造に関与した遺伝子として、1番染色体の候補遺伝子が選抜された。この候補遺伝子は、イネの根系形成に関わる植物ホルモンであるオーキシンの生合成に関与しているため、本候補遺伝子が根系形成に関与し、施肥の有無に応答して根圏微生物叢の構造変化に寄与していると考えられた。さらに、本候補遺伝子の機能を明らかにするために、ゲノム編集（CRISPR/Cas9法）により、本候補遺伝子の変異体を作出し、変異体を用いた実験を行った。本候補遺伝子の変異体のヘテロ接合体を用いた実験において、栄養十分条件では変異体は野生型と比較して、草丈、分げつ数、冠根数が有意に低い結果となった。しかし、貧栄養条件では、変異体と野生型でこれらの形質に有意な差は見られなかった。このことから本候補遺伝子は栄養十分条件での地上部および地下部の成長に関与する可能性が示唆された。今後はホモ接合変異体を用いて栄養条件を変えて、根の形態に関する形質調査を行うことで、栄養条件に対する本候補遺伝子の機能について解明する必要がある。
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Report
(4 results)
Research Products
(3 results)
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[Presentation] 低施肥圃場で栽培したイネの葉におけるイオノー ム解析2023
Author(s)
森 拓也, 長谷川 昂平, 天野 真宏, 伊藤 ひなた, 吉田 英樹, 斉木 真紀, 西内 俊策, 村瀬 潤, 神谷 岳洋, 藤原 徹, 松岡 信, 髙橋 宏和, 中 園 幹生
Organizer
日本育種学会 第143回講演会
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