2015 Fiscal Year Annual Research Report
ショ糖合成系の制御がイネの生育および収量形成に果たす役割の解明
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14J10964
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
橋田 庸一 東京大学, 農学生命科学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2014-04-25 – 2017-03-31
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| Keywords | イネ / ショ糖 / 転流 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、イネの葉におけるショ糖合成の鍵酵素として知られるショ糖リン酸合成酵素（SPS）に着目し、その酵素活性が上昇/低下したイネを解析することで、イネの糖代謝、ひいては生育、収量におけるSPSの役割を明らかにすることを目的としている。
昨年度までに選抜したSPS をコードするOsSPS1に関する発現抑制系統を材料として用いた。これらの系統の葉身のSPS活性、糖デンプン濃度、糖代謝関連遺伝子の発現を測定するとともに野生型と生育を比較した。その結果、SPS活性はそれぞれの野生型と比較して25-50%まで低下していたが、糖デンプン濃度、OsSPS1以外の遺伝子発現に差は見られなかった。また生育にも差は見られなかった。次にOsSPS1発現抑制系統を様々な環境条件で栽培し生育を比較したが、野生型とKDに有意な生育の差が見られる条件は存在しなかった。また、水田圃場での栽培試験の結果野生型とKDとで生育・乾物生産・収量に差は見られなかった。以上の結果からSPS活性が最大50%まで低下してもイネの糖代謝および生育には影響を及ぼさないことが明らかとなった。
さらにSPS活性が低下した系統を解析するためCRISPR-Cas9 systemによりOsSPS1単独変異体、OsSPS11単独変異体、OsSPS1, OsSPS11二重変異体を作出した。このうち二重変異体ではSPS活性が野生型の約15%であったが、野生型と同様の生育を示した。このことは、SPSがソース葉におけるショ糖合成を律速しているという考え方がイネでは当てはまらない可能性を示唆している。
葉身のSPS活性が高い系統であるNIL-SPS1については、戻し交雑系統のF2集団を圃場で栽培し、遺伝子型の調査からOsSPS1がホモに固定されたと思われる系統を選抜した。
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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
本年度のOsSPS1発現抑制系統およびCRISPR-Cas9 system系統の解析から、SPSがソース葉におけるショ糖合成を律速しているという、これまで他の植物の解析から確立されてきた考え方がイネでは当てはまらない可能性が示唆された。この結果は予想外であったが、その新規性は高く、現在国際誌に成果を発表する準備を進めている。また、NIL-SPS1を用いた解析に関しても順調に系統の確立が進んでいる。以上の結果から判断すると、研究はおおむね順調に進展していると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
OsSPS1ノックダウン系統については水田圃場での解析の再現性を確認する。CRISPR-Cas9 system系統については他の酵素の活性および遺伝子の発現解析を行い、二重変異体が野生型と同様の生育を示した原因を明らかにする。
また、NIL-SPS1については本年度選抜した戻し交雑系統後代を水田圃場にて展開し、遺伝子型と一穂籾数との関係について評価するとともに、遺伝子発現抑制系統を用いて一穂籾数を中心とした生育および糖代謝の解析を行う。これらの解析により、OsSPS1と一穂籾数の関係を明らかにする。
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