2019 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, クリーンエネルギー研究センター, 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 / 品種間差 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度発表した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の知見をもとに，「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，各品種の登熟中の玄米内の胚乳において，高温処理後に透明化・白濁化する対照的な２部位の胚乳細胞を対象に品種・部位間の代謝変化に注目して解析を行った．
人工気象室において背白粒を多発する高温条件を作出し，玄米背側の１外胚乳細胞（白濁推定領域）と同じ粒の側面の１外胚乳細胞（透明化領域）を対象にプレッシャープローブを導入し，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により細胞レベルの代謝産物解析を行った．同時に高温条件下で継時的に玄米試料を採取，固定した後，透過型電子顕微鏡を用いて各領域の細胞内オルガネラの微細構造の観察を行った．その結果，高温下での糖・アミノ酸の集積に加え，酸化還元状態の制御及び硫黄代謝に関わる代謝変化に特徴的な品種・部位間差が検出された．さらに，これらの代謝産物の組成の違いと電顕で観察された液胞・ミトコンドリアの形態変化との密接な関連性を裏付けるデータが得られた．
一方，昨年度「コシヒカリ」を用いた人工気象室実験から見出された「高温に伴った背白粒形成，窒素施与による白濁回避機構」について，圃場での検証実験を行った．登熟期に高温環境下に遭遇させる作期において背白粒多発を誘導させ，細胞内の形態変化を調査したところ，イネ胚乳の白濁推定領域の胚乳細胞では窒素レベルに応じた液胞様構造の残存程度の処理間が観察された．以上から，白濁発生推定領域の胚乳細胞内で人工気象室試験と同じメカニズムが働くことで，背白粒が発生もしくは窒素施与による白濁回避が生じることが2か年の圃場試験から示された．
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| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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