2018 Fiscal Year Annual Research Report
オンサイト・セルスペシフィック解析による水稲高温障害・窒素代謝改善効果の機構解明
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16H02533
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| Research Institution | National Agriculture and Food Research Organization |
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Principal Investigator |
和田 博史 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 九州沖縄農業研究センター, 上級研究員 (40533146)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
野並 浩 愛媛大学, 農学研究科, 教授 (00211467)
平岡 賢三 山梨大学, 学内共同利用施設等, 特命教授 (80107218)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 水稲 / 高温ストレス / 背白米 / 1細胞代謝産物解析 / 高温登熟 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
閉鎖型人工気象室において背白粒の形成を誘導する高温条件を再現し，そこで成長中の玄米を対象に人工気象室隣接型のピコリットルセルプレッシャープローブエレクトロスプレーイオン化質量分析法を用いて、オンサイトかつサイトスペシフィックに細胞レベルの水分状態・代謝産物の解析を行った．具体的には，出穂後4日目の「コシヒカリ」ポット稲に窒素追肥した上で出穂後5日目から10日間に渡って高温処理を行い，この条件下で、玄米背側の外胚乳と果皮を対象に各細胞層から細胞液を採取し，前処理なしに，リアルタイムに採取した細胞溶液の代謝産物を分析した．同時に，高温条件下で継時的に玄米試料を採取し，固定後、透過型電子顕微鏡を用いて玄米の白濁化する領域の細胞内オルガネラの微細構造観察と、玄米背側のタンパク質分析を行った．その結果，新たに高温に伴なった背白粒形成と窒素施与による白濁化回避のメカニズムを見出した．圃場でも高温登熟条件下での施肥試験を行い，同様のメカニズムが働いていることが示唆された．フェーン型乳白粒についても，高温に伴なった背白粒形成に類似するメカニズムが働いていることも明らかにした．さらに，背白粒発生の品種間差解明のため，「コシヒカリ」（高温登熟性中）と「ふさおとめ」（高温登熟性強）のポット稲を供試し，不透明化領域である玄米背側外胚乳細胞と透明化する側面の外胚乳細胞とで同様の手法を用いて，部位別の品種間差の解析を行った．
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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
昨年度，人工気象室試験において，本課題の主テーマである高温に伴なった背白粒形成及び窒素施与による白濁化回避のメカニズムを解明した．さらに，圃場でも人工気象室試験に一致する機構が働いていることが確認された．また，フェーン型乳白粒の研究成果から，環境ストレスに伴う玄米白濁現象の機構に共通性があることも示唆された．昨年度までに背白粒の品種間差の解析を終え，探針エレクトロスプレーによるイオン化法の開発についても植物（玄米）組織解析用に改良が進んだことから，現段階で概ね目標を達成できたといえる．
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| Strategy for Future Research Activity |
人工気象室で行った背白粒の品種間差の解析結果，窒素追肥による背白粒発生低減についての圃場での再現試験結果を取りまとめる．細胞生理学的な解析結果から得られた一連の知見に基づいて，高位高温耐性の育種方向と施肥体系改善の可能性を提示する．
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[Journal Article] Dipping probe electrospray ionization/mass spectrometry for direct on-site and low-invasive food analysis2018
Author(s)
Usmanov DT, Mandal KK, Hiraoka K, Ninomiya S, Wada H, Matsumura M, Sanada-Morimura S, Nonami H, Yoshimura K, Takeda S, and Yamabe S
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Journal Title
Food Chemistry
Volume: 260(15)
Pages: 53-60
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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