• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to previous page

Study on the molecular mechanism of salt removal ability in rice leaf sheath and its physiological role under salinity

Research Project

Project/Area Number 23K23590
Project/Area Number (Other) 22H02325 (2022-2023)
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeMulti-year Fund (2024)
Single-year Grants (2022-2023)
Section一般
Review Section Basic Section 39020:Crop production science-related
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

三屋 史朗  名古屋大学, 生命農学研究科, 准教授 (70432250)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 杉浦 大輔  名古屋大学, 生命農学研究科, 講師 (50713913)
土井 一行  名古屋大学, 生命農学研究科, 准教授 (80315134)
カルタヘーナ ジョイス  名古屋大学, 生命農学研究科, 准教授 (10519929)
Project Period (FY) 2022-04-01 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2024)
Budget Amount *help
¥17,810,000 (Direct Cost: ¥13,700,000、Indirect Cost: ¥4,110,000)
Fiscal Year 2024: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2023: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2022: ¥9,230,000 (Direct Cost: ¥7,100,000、Indirect Cost: ¥2,130,000)
Keywordsイネ / 塩ストレス / 耐塩性 / 葉鞘 / 塩排除 / 塩害 / 塩排除能
Outline of Research at the Start

本研究は、世界の特に沿岸地域で問題となっている塩害に対処するため、イネの耐塩性を向上させてより多くのコメを生産することが目的である。塩害下でイネは主に塩を吸収し、葉身に高濃度塩害蓄積すると光合成が阻害されて生育と収量が著しく減少する。そのため、イネの耐塩性には葉身の塩蓄積を増加させないため、塩排除能と呼ばれる機構が重要である。本研究ではイネの葉鞘における塩排除の分子機構の解明を目指し、葉鞘の塩排除に関わる遺伝子群を同定し、分子機構を解明する。また、QTL解析により葉鞘の塩排除能のみ異なる遺伝的背景の同一な系統を作出し、塩害下のイネ生産性における葉鞘の塩排除能の生理的意義を調 べる。

Outline of Annual Research Achievements

昨年度の実験結果より、葉鞘の塩排除に関わると考えられる塩輸送体遺伝子のノックアウト変異株に塩輸送体遺伝子を導入した相補株の世代を進めた。特にAKT1遺伝子のノックアウト変異株にAKT1遺伝子をカリフラワーモザイクウィルス35Sプロモーターの下流につなげたコンストラクトを導入したところ、AKT1遺伝子のノックアウトで減少したカリウム排除能が増加した。このことはAKT1遺伝子が葉鞘のカリウム排除能に何らかの役割を担うことを示唆した。またCRISPR-Cas9法による遺伝子ノックアウトのため、葉鞘の塩排除能に関与すると考えられる3遺伝子についてコンストラクトを作製し、現在イネ(品種日本晴)のカルスにアグロバクテリウムを介して感染させた。
MeDIP-qPCR法を適用し、対照区と塩処理区での各遺伝子のプロモーター領域のDNAメチル化程度を調べた。具体的にはRNA-sequencing法で見出された11遺伝子について、対照区と塩処理区から抽出したゲノムDNAを用いて、MeDIP-qPCR法によりDNAメチル化程度を調べたところ、RNA-sequencingの結果と一致する結果は見られなかった。したがって、葉鞘での転写レベルの塩応答は、DNAメチル化によって制御されないことが示された。
IR-44595と318の交雑系統について今年度はさら にQTL-seq解析に用いるためのF6系統を作出した。また、ノナボクラ/コシヒカリCSSLのSL502およびSL509とコシヒカリの交雑集団を用いて、QT L解析を行った。その結果、まず親系統(コシヒカリと比較してSL502, 509)の間に葉鞘の塩排除能の違いが見られず、またQTLも検出されなかった。その原因として、前年度コシヒカリとSL502,509とを比較したときと異なる水耕容器や場所で行ったため、植物の生育環境が異なったことが原因と考えられた。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

CRISPR-Cas9による遺伝子ノックアウトについて、イネカルスへアグロバクテリウムを感染させた後、再分化個体が得られなかった。その理由は不明であるが、所有している植物ホルモンなど試薬の劣化が問題ではないことが明らかになり、現在供試するカルスの数を増やして検討している。またイネ葉鞘を用いたメタボローム解析を外注で行ったが、年度初めにサンプルを送付したものの、年度内に結果を得ることができず、進捗状況は想定よりやや遅れている。

Strategy for Future Research Activity

CRISPR-Cas9法による葉鞘の塩排除に関すると予想される遺伝子のノックアウトが想定よりやや遅れていることについて、イネのCRISPR-Cas9によるノックアウトを行っている他の研究者よりアドバイスを受け、再分化培地のレシピを変更して引き続き行っていく。

Report

(2 results)
  • 2023 Annual Research Report
  • 2022 Annual Research Report
  • Research Products

    (19 results)

All 2024 2023 2022 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (8 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results,  Peer Reviewed: 8 results,  Open Access: 4 results) Presentation (9 results) Book (1 results)

  • [Int'l Joint Research] 国際イネ研究所/フィリピン大学ロスバニョス校(フィリピン)

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Journal Article] Quantitative trait loci (QTL) associated with plasticity in root hardpan penetration and deep root system development under soil moisture fluctuation in rice2023

    • Author(s)
      Nguyen D.T.N., Suralta R.R., Kano-Nakata M., Mitsuya S., Owusu-Nketia S., Yamauchi A.
    • Journal Title

      Rice-Based Biosystems Journal

      Volume: 11 Pages: 21-31

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Specialty rice (Oryza sativa L.) with high and stable grain yield under Rainfed Lowland Conditions2023

    • Author(s)
      Agustin A.M.L., Ordonio J.L., Natividad M.B.S., Lucob-Agustin N.B., Suralta R.R., Ehara H., Mitsuya S., Kano-Nakata M.
    • Journal Title

      Agriculture

      Volume: 13 Issue: 10 Pages: 1985-1985

    • DOI

      10.3390/agriculture13101985

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Application of the pressure chamber method to evaluate root hydraulic conductance in rice plants with tillers2023

    • Author(s)
      Kameoka E., Mitsuya S., Yamauchi A.
    • Journal Title

      Plant Root

      Volume: 17 Issue: 0 Pages: 59-70

    • DOI

      10.3117/plantroot.17.59

    • ISSN
      1881-6754
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Genotypic variation in rice root system distribution and activity in response to short-term soil drought2023

    • Author(s)
      Kameoka E., Mitsuya S., Suralta R.R., Yamauchi A., Amelia H.
    • Journal Title

      Plant Root

      Volume: 17 Issue: 0 Pages: 45-58

    • DOI

      10.3117/plantroot.17.45

    • ISSN
      1881-6754
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] r different topographic conditions subjected to soil moisture fluctuation.2023

    • Author(s)
      5.Owusu-Nketia, S., Suralta, R. R., Inukai, Y., Mitsuya, S., Kano-Nakata, M., Ofori, P. A., Nguyen, D. N. and Yamauchi, A.
    • Journal Title

      Philippine Agricultural Scientist

      Volume: 106 Pages: 131-142

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] QTL mapping under salt stress in rice using a Kalarata-Azucena population.2022

    • Author(s)
      de Ocampo MP, Ho VT, Michael J. Thomson MJ, Mitsuya S, Yamauchi A, Ismail AM.
    • Journal Title

      Euphytica

      Volume: 218 Issue: 6 Pages: 74-74

    • DOI

      10.1007/s10681-022-03026-8

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Root sampling method for aquaporin gene expression analysis in rice2022

    • Author(s)
      Watanabe Y, Mitsuya S, Yamauchi A.
    • Journal Title

      Plant Root

      Volume: 16 Issue: 0 Pages: 11-20

    • DOI

      10.3117/plantroot.16.11

    • ISSN
      1881-6754
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] QTL analysis for sodium removal ability in rice leaf sheaths under salinity using an IR-44595/318 F2 population.2022

    • Author(s)
      Goto I, Neang S, Kuroki R, Reyes VP, Doi K, Skoulding NS, Taniguchi M, Yamauchi A, Mitsuya S.
    • Journal Title

      Frontiers in Plant Science

      Volume: 13 Pages: 1002605-1002605

    • DOI

      10.3389/fpls.2022.1002605

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] NHX1遺伝子が変動光・乾燥条件下のイネの水利用特性に与える影響の解析2024

    • Author(s)
      片岡 優衣, 三屋 史朗, 杉浦 大輔
    • Organizer
      日本作物学会第257回講演会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] Evaluating salinity tolerance of rice varieties and soil salinity in coastal rice-cultivated areas of Cambodia. ミニシンポジウム:Challenges and Prospects of International Collaborative Studies in Asia (Coordinator: Mitsuya S).2023

    • Author(s)
      Neang S, Nget R, Kong K, Srun K, Kak B, Ken M, Heng S, Noeun S, Hong S, Yon S, Yamauchi A, Mitsuya S.
    • Organizer
      日本作物学会第255回講演会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] イネ葉鞘での塩応答遺伝子の網羅的解析とエピジェネティック制御の解明.2023

    • Author(s)
      浅原南, 谷口光隆, 三屋史朗.
    • Organizer
      日本作物学会第255回講演会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 乾燥ストレス後の再潅水がイネ器官間の代謝変動に与える影響.2022

    • Author(s)
      仲田(狩野)麻奈, 若山正隆, 門脇里恵, Deshabandu KHST, 山崎竜太朗, 三屋史朗, 山内章, 江原宏
    • Organizer
      日本作物学会第254回講演会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] イネの塩ストレス応答におけるアブシジン酸と過酸化水素蓄積の品種間差と耐塩性の関係.2022

    • Author(s)
      山本有美賀, 杉浦大輔, 山内章, 谷口光隆, 三屋史朗
    • Organizer
      日本作物学会第254回講演会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] OsAKT1遺伝子がイネ葉鞘でのカリウムイオン排除・蓄積に関わる.2022

    • Author(s)
      三宅拓郎, 谷口光隆, 山内章, 三屋史朗
    • Organizer
      日本作物学会第254回講演会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] イネに対する生育初期の一過的塩ストレスは生育中期の塩感受性を高める.2022

    • Author(s)
      鈴木海斗, 佐久間哲, 谷口光隆, 山内章, 三屋史朗
    • Organizer
      日本作物学会第254回講演会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Combining tolerance of salinity and submergence into IR64 background through marker-assisted backcrossing.2022

    • Author(s)
      De Ocampo MP, Egdane JA, Mitsuya S, Yamauchi A, Ismail AM.
    • Organizer
      日本作物学会第254回講演会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Attainable and actual yields, and yield-limiting constraints in irrigated rice growing areas in the Philippines.2022

    • Author(s)
      Perdiguerra KNC, Mitsuya S, Yamauchi A, Marajas IR, Cruz PCS.
    • Organizer
      日本作物学会第254回講演会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Book] 塩ストレスが植物に与える影響と適応機構(第1編 第2章 第6節, pp.77-87). 「バイオスティミュラントハンドブック:植物の生理活性プロセスから資材開発、適用事例まで(山内靖雄, 須藤修, 和田哲夫 監)」2022

    • Author(s)
      山根浩二, 大井崇生, 三屋史朗, 谷口光隆.
    • Total Pages
      460
    • Publisher
      エヌ・ティー・エス
    • Related Report
      2022 Annual Research Report

URL: 

Published: 2022-04-19   Modified: 2024-12-25  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi