2018 Fiscal Year Annual Research Report
Photosysnthetic activity of spikes measured by albino lemma mutants in barley
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16K07556
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
武田 真 岡山大学, 資源植物科学研究所, 教授 (40216891)
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2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | オオムギ / 光合成 / 種子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
オオムギ白穎albino lemma 1（alm1）変異体は穂の内外穎がアルビノ化する特異な表現型を示し、単一の劣性核遺伝子に支配される。本研究では白穎遺伝子の遺伝マッピングとalm1変異体の遺伝子解析を行い、原因遺伝子の単離を試みた。さらに、alm1変異体の特性解析として、穂および葉身の光合成量および収量関連形質を調査した。
オオムギ白穎系統KL15と緑穎系統KL17の交雑F2集団157個体でラフマッピングを行ったところ、alm1遺伝子は3.2 cMの範囲にマップされた。alm1と共分離する2個のマーカーのうち、葉緑体合成に関連するHvGLK2が有力な候補遺伝子とみられた。HvGLK2ではKL15で969 bpの欠失があり、アミノ酸が大きく欠損すると推測された。さらに独立のalm1変異体10系統でも非同義置換が確認された。以上のことから、alm1遺伝子の分子実体は、HvGLK2であることが遺伝学的に実証された。
alm1変異体の特性解析には品種ミサトゴールデンとその白穎変異体を供試した。HvGLK2は、そのホモログのGLK1と重複してゲノム中に存在する。遺伝子発現をqRT-PCRで調査した結果、穎ではHvGLK1の発現がHvGLK2に比べ顕著に低かったが、葉身と芒では発現量に違いはなかった。幼苗の葉身の光合成量は、原品種とalm1変異体間で差異がなかった。穂でのクロロフィル蛍光測定では、白穎変異体の穂の白化部分は検出限界以下であった。出穂期における芒を含まない穂部分の光合成量ではalm1変異体が原品種に比べ34%減少していた。また、収量関連形質を2ヶ年調査したところ、alm1変異体は原品種に比べ、出穂が数日遅れ、穂長・穂軸長は長く、千粒重が10%～21%小さかった。オオムギの穂における光合成は種子の充実に有意に貢献することが明らかになった。
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