2019 Fiscal Year Annual Research Report
酸素漏出バリア形成機構の解明及びトウモロコシの耐湿性向上への寄与の検証
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18H02175
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
中園 幹生 名古屋大学, 生命農学研究科, 教授 (70282697)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
間野 吉郎 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 畜産研究部門, ユニット長 (20355126)
高溝 正 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 畜産研究部門, 再雇用職員 (00355124)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | トウモロコシ / テオシント / 耐湿性遺伝子 / 酸素漏出バリア / マッピング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
作物の耐湿性向上のためには、植物の地上部から根（根端）への効率的な酸素供給が重要である。そのためには根の基部で根外への酸素漏出を防ぐ酸素漏出バリア〔Radial Oxygen Loss（ROL）バリア〕の形成が必須となる。これまでに耐湿性の高いZea nicaraguensis（ニカラグアテオシント）の根でROLバリアが形成されることを明らかにしている。その後のマッピングにより、ROLバリア形成を制御する遺伝子領域を、ニカラグアテオシントゲノムの第3染色体の短腕領域にまで絞り込んでいる。今年度は、ファインマッピングを進め、ニカラグアテオシントのROLバリア形成制御遺伝子の候補を1つまで絞り込んだ。ROLバリア形成遺伝子候補を遺伝子導入した形質転換体を作出し、T1世代における導入遺伝子をPCRにより調査したところ、目的の遺伝子の組換えがうまくいっていることを確認した。また、NILで特異的に発現する遺伝子を探索し、ROLバリア形成制御遺伝子の制御下にある遺伝子を同定した。NILとトウモロコシMi29をポット栽培して耐湿性検定を行い、植物体の地上部および地下部の乾物重、草丈、葉数、葉色、根の長さなどを測定して、供試材料の耐湿性を評価した。RNA-Seq法による網羅的発現解析を実施するために、準同質遺伝子系統（NIL）とトウモロコシMi29を用いて、ROLバリア形成条件で生育させた植物の根からRNAを抽出した。次年度には、RNA-Seqを実施し、ROLバリア形成制御遺伝子のターゲットとなる遺伝子を同定し、ROLバリア形成制御機構を解明する。
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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
当初の計画通りに進んでおり、テオシント由来の酸素漏出バリア形成遺伝子の候補も同定できた。さらに、候補遺伝子をトウモロコシに形質転換し、目的の遺伝子の組換えを確認することができた。また、酸素漏出バリア遺伝子を持つ準同質遺伝子系統を作出して、耐湿性に関する形質調査も実施でき、概ね、研究計画通りに本研究が進行している。
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| Strategy for Future Research Activity |
（１）ROLバリア遺伝子領域を持つ準同質遺伝子系統（NIL）、ニカラグアテオシント、トウモロコシMi29の根を用いて、ROLバリアの構成成分として注目されているスベリンの成分分析を行い、NILとニカラグアテオシントに特徴的なスベリン成分の有無を調査する。さらに、形質転換トウモロコシ系統でも同様の分析実験を行い、非形質転換体と比べて、その特徴的なスベリン成分が見いだされるかどうかの確認をする。
（２）形質転換トウモロコシ系統を用いて、水耕栽培にてROLバリア形成能を評価する。さらに、耐湿性検定を行い、耐湿性を評価する。
（３）NIL、形質転換トウモロコシ系統、トウモロコシMi29を用いて、ROLバリア形成条件で生育させた植物の根の外層を単離後、RNAを抽出し、RNA-Seq法による網羅的発現解析を行う。ROLバリア形成制御遺伝子のターゲットとなる遺伝子を同定し、ROLバリア形成制御機構を解明する。
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