2019 Fiscal Year Annual Research Report
Molecular cloning and characterization of pre-harvest sprouting resistance genes for enhancement of environmental adaptability
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17K08164
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| Research Institution | Yamagata University |
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Principal Investigator |
星野 友紀 山形大学, 農学部, 准教授 (20530174)
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2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 穂発芽耐性 / イネ / 遺伝子 / 突然変異体 / TILLING / QTL / ファインマッピング / 遺伝子発現調節 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
我々は穂発芽耐性の有用アリルの探索とその分子機構の解明を目的とし、コシヒカリ(Ksh)とインド稲品種Nona Bokraを用いたQTL解析によって、第1染色体短腕にqSdr6aを見出した。qSdr6aの候補領域内に遺伝子は存在しなかったことから、「qSdr6aは近傍の遺伝子発現を調節する」という仮説を立て、KshとNIL間で発現量に有意な差が認められたGeneXとGeneYが同定された。最終年度では、genexとgeneyの突然変異体を探索し、得られた突然変異体の発芽試験を行うことによって、両遺伝子がqSdr6aの責任遺伝子であるか否かを検証した。
突然変異集団からGeneXの遺伝子領域内に、非同義置換を有する8系統とフレームシフト変異1系統の合計9系統の突然変異体を選抜した。フレームシフト変異体は、発芽した自殖分離後代M3 100個体中、変異ホモ型は2個体しか存在しなかった。この系統における遺伝子型別の発芽試験を行った結果、ヘテロ型のGIは野生型と比べて有意に低かった。また、非同義置換変異体のGIも同様に、野生型と比べて変異型で有意に低かった。機能欠損genexは著しく発芽を抑制することから、GeneXは発芽促進遺伝子であることが示唆された。一方、GeneYについては、遺伝子領域内に非同義置換を有する突然変異体13系統を単離した。M2ホモ変異体3系統のGIは、コシヒカリと比べて有意に高かった。また、M2ヘテロ変異体2系統のGIは、自殖分離後代M3のヘテロ型あるいは変異型は、野生型と比べて有意に高かった。機能欠損geneyは著しく発芽を促進することから、GeneXは発芽抑制遺伝子であることが示唆された。以上の結果より、qSdr6aは発芽促進遺伝子GeneXと発芽抑制遺伝子GeneYを、それぞれ負と正に発現制御することによって、穂発芽耐性を示すことが示唆された。
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