2015 Fiscal Year Annual Research Report
オゾンによるイネの不稔性誘導遺伝子座の同定と新たな収量低下機構の解明
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14J40147
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| Research Institution | National Institute for Environmental Studies |
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Principal Investigator |
澤田 寛子 国立研究開発法人国立環境研究所, 生物・生態系環境研究センター, 特別研究員(RPD)
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| Project Period (FY) |
2014-04-25 – 2017-03-31
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| Keywords | オゾン植物影響 / 玄米外観品質 / 収量 / 量的形質遺伝子座 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
アジアの発展途上国において大気汚染物質であるオゾン濃度は今後もさらに上昇すると予測され、作物の生育や収量への影響が懸念される。本研究では、オゾン濃度上昇による収量低下が著しいインディカ品種を対象に、染色体断片置換系統群（CSSLs）を用いた量的形質遺伝子座（QTL）解析により、オゾン暴露による新たなイネの収量低下メカニズムの解明を目的とした。
本年度は、1）コシヒカリ、カサラス、およびコシヒカリ/カサラス由来のCSSLs39系統についてのオゾン暴露試験を行い、前年度の結果の再現性を確認した。その結果、2年間の試験で共通して検出される穂長・登熟歩合・精籾数等のオゾンによる変化に関する3つの遺伝子座が見出された。
2）目的遺伝子の位置をより詳細に特定するため、1年目の調査で同定された第5染色体後方にあるQTL保持系統、2年目の調査で同定された第6染色体中央付近にあるQTL保持系統とコシヒカリとの戻し交雑をそれぞれ行った。DNAマーカーを用いて、戻し交雑の成功が確認された個体について、現在育成中である。
3）玄米の外観品質に与えるオゾンの影響を調査した結果、オゾン処理されたコシヒカリにおいて乳白粒の割合が著しく増加していた。この乳白粒増加の原因として、オゾンによデンプン合成酵素の一種でアミロペクチン長鎖の伸長に関与するSSIIIa遺伝子の発現量が低下し、これがアミロペクチンの伸長を抑制し、結果としてデンプン粒が充填不足になることが示された。
以上の成果は、国内外の学会で発表され、品質に関する論文は国際学会誌に受理された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
今年度の研究成果により、(1) 穂長・登熟歩合・精籾数等のオゾンによる変化に関する3つの遺伝子座を同定したこと、(2)ジャポニカ系統のコシヒカリにおいて、オゾンにより玄米品質の低下が見られ、その要因としてデンプン蓄積の異常が関与していること、を見いだした。申請時における研究目的であるオゾンによる収量への影響研究は順調に進んでおり、今年度作成した戻し交雑系統の作成が進めば関与する遺伝子の同定も可能であると考えられる。さらにオゾンによる玄米品質への影響へも研究が発展しており、その研究内容が投稿論文として出版され、当初の研究計画を超えた研究成果が出ている。このままのペースで研究を進捗する事が出来れば大きな成果が得られる事が期待できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、1)カサラス・コシヒカリさらに、これまでに検出されたオゾンによる収量低下に関与するQTL保持系統のオゾン暴露試験を行い、幼穂や穎花、葯等を採取する。得られた試料を用い、同定された遺伝子座に存在する既知遺伝子のオゾンによる発現量の変化を解析し、オゾンによるイネの不稔増加や籾数減少に関与する遺伝子を推定する。2）現在育成中の戻し交雑後代のDNAマーカー解析により、目的遺伝子のより詳細なマッピングが行える系統群を作出する。3）外観品質だけでなく、オゾンが米の食味に与える影響について明らかにするため、その他の物理化学特性（タンパク質含量や炊飯米の硬さ等）の調査を行う。以上の結果について取りまとめ、学会発表および論文発表を行う。
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[Journal Article] Elevated ozone deteriorates grain quality of japonica rice cv. Koshihikari, even if it does not cause yield reduction2016
Author(s)
Sawada, H., Tsukahara, K., Kohno, Y., Suzuki, K., Nagasawa, N., Tamaoki, M.
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Journal Title
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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