Germination Mechanisms under Iron Toxicity in Direct Seeded Rice on Acid Sulfate Soils

Research Project

Project/Area Number	23K23587
Project/Area Number (Other)	22H02322 (2022-2023)
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Allocation Type	Multi-year Fund (2024) Single-year Grants (2022-2023)
Section	一般
Review Section	Basic Section 39020:Crop production science-related
Research Institution	The University of Tokyo
Principal Investigator	加藤洋一郎東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 教授 (50463881)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	塩野克宏福井県立大学, 生物資源学部, 教授 (20610695) 高橋宏和名古屋大学, 生命農学研究科, 准教授 (50755212)
Project Period (FY)	2022-04-01 – 2026-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2024)
Budget Amount *help	¥17,030,000 (Direct Cost: ¥13,100,000、Indirect Cost: ¥3,930,000) Fiscal Year 2025: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000) Fiscal Year 2024: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000) Fiscal Year 2023: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000) Fiscal Year 2022: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
Keywords	イネ / 鉄過剰
Outline of Research at the Start	酸性硫酸塩土壌は世界中の沿岸部低湿地に拡がり、熱帯アジア・アフリカで1200万ha以上存在する。イネ収量は低く、苗は頻繁に致死レベルの鉄過剰障害を受ける。本研究では、鉄過剰ストレス条件下の直播イネの出芽安定や幼苗の初期成長安定化を目指して、鉄過剰耐性に関して多様な品種・系統の評価を行い、耐性に関与する生理的・遺伝的メカニズムを明らかにする。特に嫌気条件下のイネ根圏の酸素動態と根の嫌気応答、これらと鉄過剰耐性の関係に注目して解析を進める。
Outline of Annual Research Achievements	本研究では、鉄過剰ストレス条件下の直播イネの出芽安定や幼苗の初期成長安定化を目指し、鉄過剰耐性に関する生理的・遺伝的メカニズムの解明を目指す。とりわけ、嫌気条件下のイネ根圏の酸素動態と根の嫌気応答、これらと鉄過剰耐性の関係に注目して解析を進める。まず始めに、水耕栽培における鉄過剰耐性の評価指標として新たに鉄過剰応答指数を考案し、品種間差異の評価を進めた。その結果、インドネシアの標準品種Ciherang（当該国作付面積第2位）や熱帯アジアで広く標準品種として用いられてきたIR64は鉄過剰状態に極めて弱いこと（感受性）、一方で、Dadahupや密陽23号、台中65号が鉄過剰状態に対して耐性が高いことが示唆された。鉄過剰耐性イネの遺伝解析・戻し交雑由来の有望系統作出について、同時並行で交雑系統を作成中であったCiherang、Dadahup、Milyang23についてNGSによりゲノムをx25でシークエンスし、リファレンスである日本晴ゲノムにマッピングを行なった。また、イネ根の嫌気適応性と鉄過剰耐性の関係に関する解析については、苗立ち時期にみられる複数本の根の酸素動態を計測するため、今年度は、２次元酸素オプトード装置によるイメージング領域の拡大を目指した。その結果、観察条件の最適化により、計測面積を2倍（14×6 cm）まで拡大することに成功した。あわせて、鉄プラークのイメージング装置の開発を進め、イネ苗立ち時期の根において鉄プラークの可視化計測に成功した。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason イネ系統の生理生態解析、鉄過剰耐性イネの遺伝解析・有望系統の準備、イネ根の嫌気適応性の解析にいずれについても、設定した計画に沿う形で順調に進んでいる。
Strategy for Future Research Activity	今年度は、Ciherang、Dadahup、Milyang23について（日本晴ゲノムに）マッピングを行なった結果に基づいて、鉄過剰耐性関連形質に関する量的形質遺伝子座解析から候補領域内の多型について抽出を行う。時間に余裕があれば、さらに突っ込んで候補領域内の多型に着目してDNAマーカーの設計を行なっていく予定である。同時並行で鉄過剰感受性品種Ciherangと鉄過剰耐性品種Milyang23について、鉄過剰への感受性の違いを説明する重要形質、特に根の酸素漏出バリア形成などとの関連に着目して探索していく。また、水耕栽培における鉄過剰耐性について、引き続き多様な品種・系統の評価を進め、既に明らかにした有望品種以外に耐性を持つ供試材料の探索を継続する。一方で、イネ根の嫌気適応性と鉄過剰耐性の関係に関する解析については、スキャナーで取得した根域のRGB画像から根、鉄プラーク、鉄濃度の高い根圏、背景を分別して計測できる方法の確立を目指す。同時に、２次元オプトード装置の改良を重ねて、根圏の鉄濃度の定量法の確立を目指す。