2018 Fiscal Year Annual Research Report
Elucidation of molecular mechanism of flood tolerance by internode elongation in deepwater rice
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16K18565
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
永井 啓祐 名古屋大学, 生物機能開発利用研究センター, 特任助教 (30648473)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | イネ / 洪水耐性 / 植物ホルモン / 節間伸長 / ジベレリン / エチレン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
一般的な水田イネは洪水時に水没することで酸素不足となり溺死するのに対して、浮イネは洪水時の水位の上昇に合わせた節間伸長を誘導し、葉先を水面上に出すことで呼吸を確保している。浮イネの洪水時における節間伸長を制御する因子として、これまでに第1、3、12染色体上に座乗するQTLを同定し、第12染色体上QTLの責任遺伝子としてSNORKEL1およびSNORKEL2を同定したが、第1および第3染色体上のQTLの責任遺伝子の同定には至っていなかった。本研究期間において第1染色体上のQTLの責任遺伝子の同定を目的としたマッピングを行なった結果、ジベレリン(GA)の生合成酵素をコードする遺伝子GA20ox2の同定に成功した。浮イネにおけるGA20ox2遺伝子は、深水時に体内に蓄積したエチレンによって発現が誘導された。一方で一般的な水田イネでは深水時にGA20ox2の顕著な発現上昇が起こらず、エチレン処理によっても発現の上昇が起こらなかった。これらのことから、浮イネではエチレンに応答したGA20ox2の発現制御の存在が示唆された。また、一般的な水田イネと浮イネにおいてGA20ox2のコード配列を比較したところ、アミノ酸置換を伴う2箇所のSNPが存在していた。これらの酵素活性を比較したところ、浮イネ型のGA20ox2タンパク質は一般的な水田イネのGA20ox2タンパク質に比べて活性型GAを高効率で生合成することが明らかとなった。低活性型のGA20ox2は耐倒伏性イネ育種において広く活用されている一方、浮イネは高活性型のGA20ox2を保持しており、さらにエチレンによる発現誘導性を獲得したことによって、洪水時にGA生合成量を上昇させ、急激な伸長を可能にしていることが示唆された。
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