2016 Fiscal Year Annual Research Report
インディカ、ジャポニカ水稲品種間のセシウム吸収・体内分配の変異要因と分子機構
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16H04865
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
近藤 始彦 名古屋大学, 生命農学研究科, 教授 (00355538)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
矢野 勝也 名古屋大学, 生命農学研究科, 准教授 (00283424)
羽田野 麻理 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 東北農業研究センター, 上級研究員 (00343971)
石川 淳子 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 次世代作物開発研究センター, 主任研究員 (40343959)
後藤 明俊 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 次世代作物開発研究センター, 上級研究員 (70355569)
藤村 恵人 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 東北農業研究センター, 主任研究員 (70560639)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | イネ / セシウム / 吸収 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ジャポニカ品種とインディカ品種の品種間のセシウム吸収と移行の生理・遺伝要因の絞り込みと実験系の確立を行うことを目的として研究を進めた。
1.根系のセシウム吸収における品種間差異の生理・形態要因の解明においては、インディカ品種とジャポニカ品種を土耕栽培し、溶液中のカリウム濃度が低下するとセシウム吸収量が高くなる傾向がみられたことからインディカ品種の高セシウム吸収が、根圏のカリウム濃度の低下で少なくとも一部は説明できる可能性を示した。またセシウムとカリウム吸収のカイネティック特性を解析するため水耕でインディカ品種北陸193号とジャポニカ品種コシヒカリを異なるカリウム濃度溶液（0.3、1、10mg/L）で栽培しカリウム吸収速度の比較を行った。根重当りおよび個体当りのカリウム吸収速度は、10mg/Lでは北陸193号の方が高い傾向があり、ミカエリス定数と最大吸収速度ともに北陸193号の方が高いことを示唆する結果を得た。セシウム吸収と蒸散速度との関係を解明するための実験系の検討を行った。相対湿度を高湿度（約90%）または低湿度（約50%）に制御した人工気象室の中でイネをポット栽培すると、低湿度条件での葉面積あたりの蒸散量は高湿度条件に対して1.5倍程度高まることが確認できた。
２ セシウムの体内分配・蓄積における品種間差異と分子メカニズムの解明においては、インディカ品種北陸193号はジャポニカ品種コシヒカリと比較して、セシウム吸収量が多いことに加え、登熟期に葉身等の部位から玄米へ再転流されるセシウムの割合が多かった。さらに、地上部の節や節間、葉身等の各器官で多く発現するカリウム輸送体を明らかにした。またセシウム吸収、玄米への蓄積に関与するQTL解析を開始した。コシヒカリとIR64を相互に遺伝的背景とする染色体置換系統CSSLs２組を解析した。その結果、第2および第9染色体上Cs吸収に関与するQTLが存在することが示唆された。
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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
根系のセシウム吸収における品種間差異の生理・形態要因の解明については、土壌溶液中のカリウムの影響を解析し、セシウム吸収の品種間差異がカリウム吸収能力に関係している可能性を明らかにできた。一方で水耕実験によりカイネティック特性に関する基礎データを取得することができた。ミカエリス定数と最大吸収速度にも品種間差異があることが示唆された。また蒸散の影響を検証するための蒸散要求を変化させる実験系を確立できた。このように多面的に品種間差異に関わる生理要因の解析が進められている。
セシウムの体内分配・蓄積における品種間差異と分子メカニズムの解明に関しても、体内分布の品種間差異を明らかにし、また関与する候補輸送体を見出すことができた。さらにジャポニカ、インディカ両面の遺伝的背景をもつＣＳＳＬｓで類似した領域に候補ＱＴＬ領域をみいだすことができた。
以上から計画通りに研究は進捗していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
インディカ品種とジャポニカ品種で吸収できる土壌セシウムおよびカリウムの形態を比較する。セシウム吸収のカイネティック特性については、水耕養液のカリウム濃度が異なる条件でインディカ品種北陸193号とジャポニカ品種コシヒカリを栽培し、カイネティック特性の稲体および根圏カリウム濃度に対する反応の品種間差異を解析する。セシウム吸収と蒸散・水吸収との関係解明については、人工気象室の湿度を制御することにより、蒸散要求量の異なる条件で栽培したタカナリ（インディカ品種）とコシヒカリ（ジャポニカ品種）におけるセシウム濃度を部位別に調査し、蒸散量とセシウム吸収の関係を解析する。
分子メカニズムの解明についてはジャポニカ品種コシヒカリとインディカ品種ハバタキを用いて遺伝子探索で候補となった輸送体について発現動態を調査し、生育時期によるセシウム吸収と分配の変動との関係を解析する。また遺伝解析についてはセシウム吸収において親品種と差が見られたCSSL系統と親品種を交配して作出した「コシヒカリ/SL2007」、「IR64/SL2109」等のF2集団を用いて、遺伝解析を実施し、日本型とインド型でセシウム吸収性に違いを与える遺伝領域についての絞り込みを進める。
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