Toward a resilient rice production system by understanding the relationship between phosphorus deficiency stress and phenological development
| Project/Area Number |
23K23594
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| Project/Area Number (Other) |
22H02329 (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 39020:Crop production science-related
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| Research Institution | Japan International Research Center for Agricultural Sciences |
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Principal Investigator |
辻本 泰弘 国立研究開発法人国際農林水産業研究センター, 生産環境・畜産領域, プロジェクトリーダー (20588511)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
齊藤 大樹 国立研究開発法人国際農林水産業研究センター, 熱帯・島嶼研究拠点, 主任研究員 (10536238)
植田 佳明 国立研究開発法人国際農林水産業研究センター, 生産環境・畜産領域, 任期付研究員 (70835181)
石崎 琢磨 国立研究開発法人国際農林水産業研究センター, 熱帯・島嶼研究拠点, 主任研究員 (30442718)
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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 |
¥17,030,000 (Direct Cost: ¥13,100,000、Indirect Cost: ¥3,930,000)
Fiscal Year 2024: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
Fiscal Year 2023: ¥6,110,000 (Direct Cost: ¥4,700,000、Indirect Cost: ¥1,410,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,330,000 (Direct Cost: ¥4,100,000、Indirect Cost: ¥1,230,000)
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| Keywords | イネ / リン欠乏 / 出穂 / 低温ストレス / トランスクリプトーム / マダガスカル / 出穂遺伝子 / ゲノム編集 / 収量 |
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| Outline of Research at the Start |
圃場環境に応じてイネの出穂期を最適化することで、生育期間中に生じる環境ストレスの回避や水・養分など資源利用の最大化が期待できる。本研究では、リン欠乏に対するイネの可塑的・非可塑的な発育の分子生理応答を解明し、リン欠乏による発育への影響を考慮した品種選択と栽培管理が、環境ストレスに強靭で資源利用に優れたイネ生産に繋がることを実証する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、リン欠乏に対するイネの可塑的・非可塑的な発育の分子生理応答を解明し、リン欠乏による発育への影響を考慮した品種選択と栽培管理が、環境ストレスに強靭で資源利用に優れたイネ生産に繋がることを実証するものである。今年度は、「リン欠乏を考慮した品種選択・施肥管理の有効性実証」、「リン欠乏による発育遅延指標の開発」、「リン欠乏と発育の分子生理応答の解明」の3つの課題について、以下の成果が得られた。いずれも「研究実施計画」に照らして順調に進捗している。
成果1：出穂期関連遺伝子の組合せが異なる系統群の栽培実験をマダガスカルと熱帯・島嶼研究拠点(石垣市)で継続し、過年度の観測結果と合わせて解析したところ、リン欠乏に伴う出穂遅延は、マダガスカルで5～30日、石垣市で1～16日であり、その遅延程度は系統（遺伝子）により大きく異なることが示された。
成果2：マダガスカルの主力品種X265が栽培された農家圃場計106点の土壌を採取、分析し、同圃場におけるリン施肥区とリン無施肥区との到穂日数の差分との関係を解析したところ、シュウ酸塩で抽出された土壌中リン含量がリン欠乏による出穂遅延日数の圃場間差異を高い精度で説明すること、特に、シュウ酸塩リン含量が100mg/kg以下の圃場で、出穂遅延程度が大幅に増加することが示された。
成果3：出穂期関連遺伝子のEhd1とGhd7の変異体をゲノム編集で作出し、原品種X265と比べ、ehd1変異体は出穂期が14日遅れること、ghd7変異体は出穂期が13日早まることを確認した。合わせて、リン欠乏応答の鍵遺伝子であるphr1、phr2およびpho2の変異体を作出した。トランスクリプトーム解析により、リン欠乏条件における出穂遅延は、少なくとも出穂促進遺伝子のEhd1, Hd3a, RFT1の発現量低下に起因する可能性が示された。
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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
研究実績の概要に記載した通り、計画通りに順調に進捗が得られている。
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| Strategy for Future Research Activity |
課題１では、マダガスカルおよび石垣市における圃場試験を継続する。過年度までに得られた観測結果と合わせて、出穂関連遺伝子の組合せが異なる準同質遺伝子系統群とリン欠乏との相互作用が、生育日数および生育期間中の環境ストレスの影響を介して、イネの生産性に及ぼす効果を明らかにする。課題2では、観測データを追加しながら、これまでに得られたモデルの頑健性を高め、高精度で汎用性の高い「リン欠乏にともなう発育遅延指標」を提示する。課題3では、過年度までにゲノム編集により作出したマダガスカルの主力品種であるX265を背景とした出穂関連遺伝子とリン欠乏応答遺伝子に関わる変異系統群を供試して、グロースチャンバーでの制御実験を実施する。同制御実験において、遺伝子の発現パターンや植物体内のリン濃度の変化を観測することで、リン欠乏下での発育の可塑性・非可塑性を制御する分子生理応答の作用機作を検証する。課題1の圃場試験の結果と照合しながら、関連遺伝子とリン欠乏との相互作用がイネの発育収量に及ぼす効果と遺伝生理学的なメカニズムに関する知見をとりまとめる。各課題で得られた成果を学会や原著論文として公表する。
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Report
(2 results)
Research Products
(1 results)
