Relationship between sucrose synthesis and translocation efficiency in rice leaves

Research Project

Project/Area Number	22K14879
Research Category	Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
Allocation Type	Multi-year Fund
Review Section	Basic Section 39020:Crop production science-related
Research Institution	Takasaki University of Health and Welfare
Principal Investigator	橋田庸一高崎健康福祉大学, 農学部, 助教 (00802886)
Project Period (FY)	2022-04-01 – 2025-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help	¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000) Fiscal Year 2024: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000) Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000) Fiscal Year 2022: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Keywords	イネ / 糖代謝 / 転流 / トランスクリプトーム
Outline of Research at the Start	作物の葉におけるショ糖合成は、転流効率の制御を通じて作物の生産性に重要な役割を果たすと考えられてきた。しかし、ショ糖合成能と転流効率の関係はイネでは十分に検証されていない。本研究では、多様なイネ遺伝資源を用いてショ糖合成能に関わる要因および転流効率を測定し、両者の種内多様性と関連性を明らかにすることで、ショ糖合成能の向上による転流効率の向上が可能か検証する。また、オミックス解析を活用し転流効率の品種間差を決定する遺伝的要因を明らかにする。
Outline of Annual Research Achievements	作物の葉で光合成によって同化された炭素はショ糖として他器官に転流し、植物体の成長や子実の生産に利用される。作物の葉におけるショ糖合成は、転流効率の制御を通じて作物の生産性に重要な役割を果たすと考えられてきた。しかし、ショ糖合成に関わる酵素の重要性やショ糖合成能と転流効率の関係は、主に種間比較やショ糖合成関連遺伝子の変異体・過剰発現体を用いた解析によって評価されており、種内比較による評価は十分に行われていない。本研究では、多様なイネ遺伝資源を用いてショ糖合成能に関わる要因および転流効率を測定し、両者の種内多様性と関連性を明らかにすることで、ショ糖合成能の向上による転流効率の向上が可能か検証することを目的としている。また、ゲノムワイド関連解析（GWAS）やトランスクリプトーム解析といったオミックス解析を活用し転流効率の品種間差を決定する遺伝的要因を明らかにすることを目指している。本年度は農研機構の日本在来イネ・コアコレクション（JRC）50系統の初期生育の評価を、前年度に確立した手法で行った。その結果、初期生育に多様性があることを確認した。また、葉の糖・デンプン濃度の評価および転流効率の評価を進めた。さらに、昨年度から今年度にかけて取得したJRCの生育データについて、今年度整理したSNP情報を用いてGWASを行い、複数の形質について有意なピークを検出した。現在有意なピークについては詳細な解析を進めている。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason 人工気象器による生育の評価に時間を要したため、転流効率の評価、トランスクリプトーム解析に遅れが生じている。一方、生育に関する形質についてGWASを実施することができた点は予定通りといえる。
Strategy for Future Research Activity	引き続き葉の糖デンプン濃度および転流効率の評価を進める。その結果をもとに転流効率の異なる系統を選抜し、葉におけるショ糖合成能を比較する。また、測定した転流効率に関わる形質を利用してGWASおよびトランスクリプトーム解析を行い、形質の制御に関わる遺伝的要因の解明を進める。