2021 Fiscal Year Research-status Report
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18K05585
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| Research Institution | National Agriculture and Food Research Organization |
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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, 作物研究部門, 主任研究員 (80355750)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
安達 俊輔 東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 准教授 (30717103)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 光合成速度 / 気孔電動度 / 準同質遺伝子系統 / ゲノム編集 / シンク容量関連遺伝子 / ピラミッディング系統 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
イネの高光合成品種「タカナリ」由来で気孔伝導度を高まった結果、光合成速度が上昇する遺伝子(qHP10)を単離するため、マップベースクローニングを行なっている。昨年までの研究で当初qHP10の候補遺伝子は子Beta-carotene hydroxylase（BCH3)と考えていたが、違うことが分かった。本年度はマッピングをやり直した。その結果qHP10は、マップカイネース(MPK)遺伝子のプロモーター領域にマッピングされた。この領域内には形質を検定していない組換え体が5個体存在するので、来年はこれらの個体を用いてマッピングを行い、MPK遺伝子のプロモーター領域内のどの領域にqHP10が位置付くかを調べる。さらに本年度はマッピング情報をもとにqHP10に関する準同質遺伝子系統（遺伝背景が「コシヒカリ」で、qHP10領域のみが「タカナリ」型を示す系統；NIL-qHP10)を作成した。さらにゲノム編集により、「コシヒカリ」のOsMAPK4ノックアウト系統の作成を始めた。
「コシヒカリ」を遺伝背景にGn1a（穂の粒数を増加する遺伝子）,GW2（粒重を大きくする遺伝子）のシンク容量関連遺伝子に関する準同質遺伝子系統を作成し（それぞれNIL-Gn1a, NIL-GW2とする)、NIL-qHP10と交配して、ピラミッディング系統（PYL）を作成した。コシヒカリ・NIL-qHP10・NIL-Gn1a・ NIL-GW2・PYL-Gn1a+qHP10・ PYL-GW2+qHP10・PYL-Gn1a+GW2・PYL-Gn1a+GW2+QHP10の8系統を4反復、通常圃場で栽培し、収量・玄米形質を比較した。その結果、qHP10をもつ系統が収量及び玄米品質が高い傾向があった。
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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
マッピングをやり直し、qHP10における「コシヒカリ」と「タカナリ」の違いはMPK遺伝子のプロモーター領域内にあることが分かった。この情報がないと生理的実験に用いるNILも候補遺伝子を確認するためのゲノム編集による「コシヒカリ」の候補遺伝子のノックアウト系統も作成できないため、研究が大きく進んだと考える。
シンク容量関連遺伝子についてのNILsとそれにソース関連遺伝子であるqHP10を導入した系統の比較栽培実験に関しては、当初qHP10を導入した系統の方が、収量が増加することは予測していたが、予想を超えて玄米形質も改良されることが分かった。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は現在のqHP10候補領域内にある5個の組み換え個体について光合成速度・気孔伝導度の検定を行い、詳細なマッピングを行う。狭められた候補領域内の「コシヒカリ」と「タカナリ」の塩基配列を比較し、両者のqHP10におけるの表現型の違いの原因を調べる。またNIL-qHP10を作成したが、光合成速度・気孔伝導度・収量についてコシヒカリとNIL-qHP10を詳細に比較し、光合成速度が上昇することにより、収量に与える影響を調べる。また候補遺伝子と考えるMPK遺伝子はNIL-qHP10内ではコシヒカリに比べ発現量が減っていることから、ゲノム編集によりさらに候補遺伝子であるMPK遺伝子のノックアウト系統を作成し、この系統がコシヒカリに比べ光合成速度が上昇することを示す。これらの実験結果をもとにqHP10のマップベースクローニングに関する論文を執筆する。
シンク容量関連遺伝子についてのNILsとそれにソース関連遺伝子であるqHP10を導入した系統の比較栽培実験に関しては、qHP10を導入した系統で収量及び玄米形質が改良される結果を得ているので、今後は反復数を増やして、栽培実験を行う。このようにシンク容量関連遺伝子とにソース関連遺伝子を導入したピラミッディング系統で収量・玄米品質が増加する例はこれまで報告されていないので、これらの栽培実験結果をもとに論文を執筆する。
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| Causes of Carryover |
446円の繰越しが生じた。ほぼ使い切ったと思う。翌年度分として請求した助成金と合わせた使用計画については、人件費・試薬代を節約しながら、使っていきたい。
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