Elucidation of the mechanism of wheat floret development arrest
| Project/Area Number |
23K23578
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| Project/Area Number (Other) |
22H02312 (2022-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2022-2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 39010:Science in plant genetics and breeding-related
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| Research Institution | Tottori University |
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Principal Investigator |
佐久間 俊 鳥取大学, 農学部, 准教授 (40717352)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
安倍 史高 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 作物研究部門, 主任研究員 (30370547)
阿出川 さとみ 地方独立行政法人北海道立総合研究機構, 農業研究本部 中央農業試験場, 研究職員 (00885345)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000)
Fiscal Year 2024: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2023: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
Fiscal Year 2022: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
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| Keywords | 収量性 / 遺伝子 / コムギ / 穂形態 / 小花 / 収量 / 穂あたり粒数 / 小花稔性 / 遺伝子単離 / 麦類 / 小穂 |
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| Outline of Research at the Start |
パンコムギの穂あたり粒数は最終的な穀粒収量に大きな影響を与える。特に個々の小穂に形成される小花がどの程度稔実するかによって着粒数が決定する。パンコムギの小穂には最大１０個程度の小花が形成されるが、その後の発達過程において約７割の小花は発達を停止する。この小花発達停止のメカニズムを解明できれば着粒数の向上に貢献できる。そこで、本研究では小花発達停止メカニズムの全容解明を目指し、新規に見出したQTLの原因遺伝子単離と機能解明を行う。本研究によりシンク能向上による収量増及び安定化に寄与する新たな遺伝機構の解明とその育種利用を可能とする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
パンコムギの穂あたり粒数は最終的な穀粒収量に大きな影響を与える。特に個々の小穂に形成される小花がどの程度稔実するかによって着粒数が決定する。パンコムギの小穂には最大１０個程度の小花が形成されるが、その後の発達過程において約７割の小花は発達を停止する。この小花発達停止のメカニズムを解明できれば着粒数の向上に貢献できる。そこで、本研究では小花発達停止メカニズムの全容解明を目指し、新規に見出したQTLの原因遺伝子単離と機能解明を行う。本研究によりシンク能向上による収量増及び安定化に寄与する新たな遺伝機構の解明とその育種利用を可能とする。
2023年度はパンコムギにおける候補遺伝子の機能証明を行うため、CRISPR/Casによるゲノム編集個体を複数系統作成した。合計28系統の遺伝子組み換え個体のうち、20系統でガイドRNAターゲット部位に突然変異が生じていることを確認した。さらに３つの同祖遺伝子全てに機能喪失型の変異が生じた個体（三重変異体）を選抜し閉鎖系人工気象機でポット栽培し、表現型を観察した。期待通り、全ての三重変異体で小穂あたり粒数および穂あたり粒数の増加が確認され、個体あたり粒重（収量）も増加した。千粒重はほぼ変化しないか若干減少したが個体による変動があった。これらの結果から単離した遺伝子はパンコムギの小花稔性を負に制御しており、ノックアウトすることで粒数増に貢献できることを示した。
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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
当初の研究計画通り、ゲノム編集個体の作出に成功し表現型調査を進めることができたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
候補遺伝子の自然変異を調査するため、パンコムギのコアコレクションを用いたハプロタイプ解析を進める。また、ゲノム編集個体の収量試験に向けた準備を進める。
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Report
(2 results)
Research Products
(27 results)
