2019 Fiscal Year Research-status Report

水稲の気孔伝導度を高める遺伝子の同定と機能解析

Research Project

Project/Area Number	18K05585
Research Institution	National Agriculture and Food Research Organization
Principal Investigator	上田忠正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 (80355750)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	安達俊輔茨城大学, 農学部, 助教 (30717103)
Project Period (FY)	2018-04-01 – 2023-03-31
Keywords	光合成速度 / 気孔伝導度 / Tilling変異体 / タカナリ / コシヒカリ / 同質遺伝子系統
Outline of Annual Research Achievements	稲の高光合成品種タカナリの気孔伝導度を高める遺伝子（HP10)を単離するため、マップベースクローニングを行った結果、現時点で2つの遺伝子Beta-carotene hydroxylase3(BCH3)とOrnithine cyclodeamirase-like protein(OCD)が候補遺伝子と考えている。そのうちどちらの遺伝子が原因遺伝子であるかを調べる目的で、コシヒカリのTilling集団のスクリーニングにより得られた変異体を用いることし、BCH3ではストップコドンを生じたノックアウト変異体を含む3系統の変異遺伝子ホモ系統、OCDでは2系統の変異遺伝子ホモ系統を用いて、それぞれの野生型ホモと気孔伝導度と光合成速度を比較した。その結果ノックアウト変異体を含め、全ての変異遺伝子ホモ系統と野生型ホモ系統間において、気孔伝導度と光合成速度に有意な差は見いだせなかった。遺伝的背景がコシヒカリ型で、候補遺伝子領域（BCH3とOCDを含む領域)を含む50-Kbの領域をタカナリ断片に置き換えた同質遺伝子系統を作出した（IL(HP10)と命名）。コシヒカリとIL(HP10)の気孔伝導度と光合成速度を比較したところ両者に差がみられなかった。これらのことからマップベースクローニングで狭めた領域内に候補遺伝子がないのではないかという疑念が生じた。このことから以前マッピングに用いた集団を使って、各系統の気孔伝導度・光合成速度を測定し、再度マッピングを行う必要がある。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 4: Progress in research has been delayed. Reason 作成した同質遺伝子系統(IL(HP10))はBCH3遺伝子とOCD遺伝子を含むタカナリゲノム断片を有しているため、マッピングが正しければ、IL(HP10)はコシヒカリに比べ、高い気孔電導度と光合成速度を示すはずである。しかし有意な差が見られないことからマッピングが正しくないという疑念がある。来年度はもう一度マッピングの再確認を行う必要がある。この研究を行うため研究が遅れている。
Strategy for Future Research Activity	来年度は以前用いたマッピング集団を用いて再度HP10のマッピングを行い、これまでの結果と比較してみる。またこれまでのマッピングの結果が正しかったとして、現在BCH3遺伝子とOCD遺伝子のゲノム編集系統（両遺伝子に1塩基挿入によりフレームシフト変異を起こした変異遺伝子をホモ型で持つ系統）を用いて、それぞれの遺伝子の野生型ホモ系統との気孔伝導度と光合成速度を比較する。ソース能関連遺伝子（HP10、GPS）に関する準同質遺伝子系統、シンクサイズ関連遺伝子（Gn1a、GW2、APO1）に関する準同質遺伝子系統およびそれらの集積系統を作成してきたが、昨年までに作られた物を全て圃場で栽培し、栽培試験を行う。
Causes of Carryover	試薬・消耗品など節約して研究をおこなった。またコロナ禍で出張ができなかったため旅費の使用は少なかった。その結果、262426円の次年度使用額が生じた。来年の研究費は合計962426円になる。そのうち20万円を研究分担者に配分し、物品費15万円、旅費5万円、人件費・謝金30万円、その他26万円（その他は光合成測定装置のメンテナンス費）の使用計画で研究を行いたい。