時系列並列解析によるイネ光合成誘導の多様性および遺伝要因の解明
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21K19104
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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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 | Tokyo University of Agriculture and Technology |
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Principal Investigator |
安達 俊輔 東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 准教授 (30717103)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田中 佑 京都大学, 農学研究科, 助教 (50634474)
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| Project Period (FY) |
2021-07-09 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
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| Keywords | 光合成誘導 / イネ / GWAS / 気孔コンダクタンス / 品種パネル |
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| Outline of Research at the Start |
急激な太陽光強度の上昇に対して植物の光合成速度の変化は緩やかであり、光合成速度の上昇 (光合成誘導) にかかる時間が長いほど太陽エネルギーを損失する。したがって光合成誘導時間をいかに短縮するかが作物生産量増加の鍵である。本研究は、光合成誘導の研究分野では世界的に類を見ない規模で、166のイネ大規模品種群を利用して光合成誘導の品種間差とその生理学的要因を明らかにする 。さらにゲノムワイド関連解析によって原因となるゲノム領域を推定するとともに、突然変異体を用いた詳細解析によって遺伝子機能に迫ることを目的とする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
光強度の変化に対する光合成誘導の遅れは、作物の生産量の約20%を損失させる要因である。本研究は日本の温帯ジャポニカイネ品種の光合成誘導の多様性を評 価するとともに、その生理要因と遺伝要因を明らかにすることを目的とした。2021年度に光合成誘導の多様性評価に供試したイネ166品種の中から、光照射後10分間の葉面積あたりCO2獲得量（CCF10）の差異を考慮して20品種を選び、2022年度にポット栽培を行った。そして、光合成誘導の再現性を確認するとともにより詳細な光合成誘導の制御因子の解析を実施した。選んだ20品種のCCF10値は両年で高い相関が認められた。CCF10と定常状態の光合成速度との相関は弱く、光合成能力を高めても光合成誘導の迅速化には直結しないことが示された。また、愛国もちは他の品種に比べ著しくCCF10が大きかった。日本晴、愛国もち、農林8号の３品種に絞ってDynamic A-Ci analysisを行ったところ、愛国もちは光合成誘導初期約３分間の最大カルボキシル化速度および最大電子伝達速度が高いこと、その後は気孔伝導度が大きいことによって、優れた光合成誘導反応を有することが示された。以上のように、光合成誘導の品種間差異には、光照射後の時間帯によってその要因が異なっており、時間経過に対するゲノムワイド関連解析を行うことにより、それぞれの要因にかかわるゲノム領域を特定できる可能性が示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
光合成速度は栽培環境に影響されやすい非常に不安定な形質であるものの、2022年の試験において前年度の結果の高い再現性が得られた。さらに光合成誘導の品種間差に関わる生理的要因を愛国もちを中心に解析することができ、新たな知見を得ることができた。このような大規模なイネ光合成誘導の生理要因解明研究は過去に例がなく、学術的価値の高い成果であると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
2カ年で得られたデータを利用してゲノムワイド関連解析を行い、光合成誘導に関わるゲノム領域の解明を行う。ゲノムワイド関連解析に供する形質データとして、光照射後の時間帯ごとの光合成速度やそれに関連する生理パラメータ、t-SNE解析によるクラスタリングパラメータなどを利用することを検討している。そして得られたゲノム領域データから、原因候補遺伝子の抽出を行う予定である。
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Report
(2 results)
Research Products
(4 results)
