2015 Fiscal Year Annual Research Report
変異体を用いたイネ茎における糖・デンプン蓄積機構の解明
| Project/Area Number |
15H02428
|
|---|
| Research Institution | The University of Tokyo |
|---|
Principal Investigator |
大杉 立 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 教授 (40343107)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
青木 直大 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 助教 (70466811)
廣瀬 竜郎 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 中央農業総合研究センター, 主任研究員 (90355579)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2020-03-31
|
| Keywords | ショ糖代謝 / イネの多用途利用 / イネ茎部 / 突然変異体 / ショ糖転流 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
テーマ１）①液胞型インベルターゼ・アイソジーンの「日本晴」遺伝子破壊系統（INV2-KO, INV3-KO）について解析を進めた結果、INV3-KOで穎花の長さと幅および粒重が小さくなることが明らかとなった（Rao Moreyら 2015）。②葉中デンプン過剰蓄積を示すLSE変異体のうち、転流経路が阻害されていると予想されているLSE2およびLSE3変異体（谷本ら 2016）について、候補領域のDNA配列および遺伝子の発現解析から、候補遺伝子をそれぞれ2個ずつに絞り込んだ。現在、野生型遺伝子を変異体に導入し、LSE形質を相補するか否かを検証中である。
テーマ２）①茎部にデンプンをほとんど蓄積しない「日本晴」変異系統（AGPL1-KO）と「リーフスター」との交配に由来するAGPL1-KO交配系統ではデンプンの著しい減少が認められた一方で、可溶性濃度は微増にとどまった。また、リーフスターを戻し交雑したAGPL1-KO_BC1系統を得た。②「日本晴」少分げつ性変異系統（STN1）と上記AGPL1-KO系統との交配後代（F2）からSTN1/AGPL1-KO変異体6個体およびSTN1/AGPL1-WT変異体4個体を選抜し、両者について収穫期の可溶性糖濃度を比較したところ、前者において可溶性糖濃度が高くなる傾向がみとめられたが、いずれのKO個体も矮性であった。
テーマ３）EMS処理によって突然変異を誘発した「日本晴」のM1世代4000個体を水田圃場にて栽培し、出穂期以降に茎（葉鞘＋稈）の搾汁液糖度（BRIX値）を測定した（Okamura et al. 2016）。その結果、新たに4系統が候補系統として選抜された。また、既に得られていた候補系統（3系統）を水田圃場にて栽培し、茎部ショ糖濃度を測定した結果、1系統について高ショ糖蓄積形質に関する再現性が確認された。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
テーマ１）①VIN遺伝子の生理機能解析は順調に進んでいる。2個のアイソジーンの遺伝子破壊系統の解析に加えて、それぞれのプロモーター解析系統の作出が完了しており現在解析中である。②LSE2およびLSE3の原因遺伝子の同定に遅れが生じているが、候補遺伝子はそれぞれ2個，4個に絞られており、現在、相補試験用のコンストラクトを作成中である。
テーマ２）①リーフスター／AGPL1-KO系統でデンプンの著しい減少が認められた一方で、期待していた可溶性濃度の増加は予想よりも小さかった。一方でリーフスターを戻し交雑したAGPL1-KO_BC1系統が得られており、次年度に繋がる成果である。②STN1/AGPL1-KO変異体で茎部の可溶性糖濃度が上昇する傾向がみられたことは意義がある。
テーマ３）既に得られていた候補系統の解析によって1系統のみであるが高ショ糖蓄積形質に関する再現性が確認されたことは大きな成果と言える。今年度のスクリーニングで新たに4系統が選抜されており、次年度以降のスクリーニングおよび候補系統の解析に期待がもてる。
以上のことから概ね順調に進展していると考える。
|
| Strategy for Future Research Activity |
テーマ１)「イネ茎葉部におけるショ糖代謝・転流機構の解明」では、①引き続きを用いて液胞型インベルターゼの２つのアイソジーンの遺伝子破壊系統（INV2-KO, INV3-KO）およびプロモーター解析系統を用いて、それらの糖代謝・糖転流に関わる生理機能解析を行う。特に、INV3については穎花サイズおよび登熟に関連する諸形質を中心に解析を進める。
テーマ２)「イネ茎部におけるデンプン・ショ糖の分配および蓄積機構の解明」では、①AGPL1-KO_BC1系統の自殖後代をついて、AGPL1-KOの有無と分げつ数、茎葉乾物重、および茎葉部におけるデンプン・可溶性糖濃度の蓄積パターンに焦点を絞って解析する。また、戻し交雑を繰り返したAGPL1-KO_BC2を得る。②引き続きSTN1/AGPL1-KOの自殖後代について、分げつ数、乾物生産、および茎部におけるデンプン・可溶性糖濃度の蓄積パターンとの解析を進める。
テーマ３)「イネ茎中ショ糖蓄積変異体を用いた高糖性に関わる新規遺伝子の探索」では、引き続き高ショ糖蓄積変異体のスクリーニングを行うとともに、既に得られた候補系統について茎中のデンプン・可溶性糖濃度の蓄積パターンの解析を行う。
|
